elektron elektron alfa-részecske proton proton neutron elektron neutron elektron proton neutron He atom

Nagy Sándor

Nukleáris Glosszárium

Ωnline nukleáris fogalomtár képekkel, animációkkal & szimulációkkal alfa-részecske szimbóluma-tól omega-mínusz barion szimbóluma-ig

Vissza a magyar honlapomra!
Bevezetés: Mivel az ennél hosszabb bevezetéseket úgyis mindenki átugorja, a jelöléseket l. a Kivezetésben.
Megjegyzés: Noha a címszavak ábécében vannak, érdemes lehet a böngészővel is keresni a lapon (Ctrl+F).

PhET-logó!
Asimov-logó
Minthogy engem sem csak a magam tágabb szakterülete érdekel, amelyről ez a Glosszárium szól, feltételezem, hogy a látogatóim még inkább így vannak ezzel. Ezért felhívom a figyelmet két másik helyre, amelyhez közöm van. (1) A fogalomtárban hivatkozott animációk/szimulációk többsége elérhető az Asimov Téka Az Asimov Tékába! c. lapomról is, melynek logója jobbra → látható, sőt, ott egyéb természettudományos animációk/szimulációk is vannak. (2) A bal oldali logó ← mögött rejtőző amerikai PhET webhelyen (melyet 2010-2011 fordulóján magyarítottam) 127 természettudományos szimuláció van. Középiskolai tanárkollégáimnak melegen ajánlom a hely felkeresését, mert a szimulációk többsége nemcsak jó, de az összes letölthető és offlájn is használható, ami jól jön, ha nincs a tanteremben internet. A diákok is legálisan letölthetik bármelyiket akár önművelés céljából, akár azért, mert a tanáruktól házi feladatot kaptak valamelyik szimmel kapcsolatban. Sőt, maga a webhely is telepíthető mindenestől. Természetesen akkor nem frissül, viszont offlájn is használható.

Ugrás a Természettudományos Ismeretterjeszto Tartalmak oldalra!


A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z


Vissza az abc-hez!

Adatbázisok a neten  

Az interneten sok hasznos, megbízható és ingyenes adattár található részecskékről (pl. a PDG ugrás angol nyelvű idegen lapra lapján, a Particle Listings cím alatt), nuklidokról és elemekről, ill. az utóbbiak izotópjairól. A nuklidos/izotópos helyek egy része felhasználóbarát keresőoldallal rendelkezik, melyen vagy egy periódusos rendszer segítségével lehet navigálni (mint pl. az LBNL-féle Exploring the Table of Isotopes ugrás angol nyelvű idegen lapra esetében, melyen a neutron a 0 rendszámú elemként szerepel), vagy pedig egy nuklidtérkép segítségével (mint pl. az amerikai NNDC ugrás angol nyelvű idegen lapra keresője, a japán JAEA NDCugrás angol nyelvű idegen lapra, ill. a koreai KAERIugrás angol nyelvű idegen lapra). Érdekességénél fogva megemlítem még Peter van der Krogt (térkép)történész Elementymology & Elements Multidict ugrás angol nyelvű idegen lapra c. helyét, mely rengeteg érdekességet árul el az egyes elemek történetéről és néveredetéről egyéni tálalásban. Az angol Wikipedia egyik helyéről elemenként érhetők el nuklidtömegek ugrás angol nyelvű idegen lapra nagy pontossággal. A Nuclear Wallet Cards ugrás angol nyelvű idegen lapra szintén elemenként mutatja a nuklidadatokat, de itt nuklidtömeg helyett tömegetöbbletet találunk. Aki táblázatosan szeretne tömeg- és kötésienergia-adatokhoz jutni, annak G.Audi, A.H.Wapstra és C.Thibault 2003-as adatait [14] ajánlom ugrás angol nyelvű idegen lapra, melyek 2010-ben még fent voltak a hálón.

Aktivitás, radioaktív mintáé (A)   ugrás saját lapra

Egy rövid dt időtartam alatt elbomlott atomok n száma osztva a dt időtartammal. SI egysége (s-1) külön nevet is kapott. Ez a becquerel (Bq), mely 1 bomlás/másodpercet jelent (angolul dps: decay per second). Mivel egy (elég nagy) radioaktív mintában nagyon sok radioaktív atom van, és még rövid idő alatt is (többnyire) igen sok bomlás következik be, számításokban kényelmes a még el nem bomlott atomok N számát (amely természetesen csak egész szám lehet) az idő folytonos és deriválható függvényének tekinteni, s az aktivitást mint bomlási sebességet (A = -dN/dt) kezelni. Ez az egyik (többnyire kimondatlan) alapgondolat az exponenciális bomlástörvény szokásos levezetése esetében is, amely egy egyszerű differenciálegyenlet felállítását és megoldását jelenti. A másik kézenfekvő gondolat, hogy ha egy nagyobb homogén radioaktív mintát tekintünk, akkor annak az aktivitása is arányosan nagyobb lesz, vagyis az aktivitás arányos a radioaktív atomok még meglévő számával: A = λN, ahol a λ arányossági tényezőt bomlási állandónak hívják.

Alagúteffektus  ugrás magyarázólapra Javához   ugrás idegen lapra Quicktime-mal

Alagúthatásnak is mondják. Kvantummechanikai jelenség, melynek az a lényege, hogy egy részecske hullámfüggvénye képes behatolni egy potenciálfalba, ill. áthatolni egy nem túl magas és nem túl vastag potenciálgáton . Ez másképp fogalmazva azt jelenti, hogy egy részecske véges valószínűséggel a potenciálgát túloldalán találhatja magát akkor is, ha „nincs ereje átmászni” rajta. Az alagúteffektus fontos szerepet játszik a magfizikában. Ezzel magyarázzák, hogy az alfa-részecske képes „kivergődni” az alfa-bomló magból, noha a kinetikus energiája kisebb, mint a Coulomb-gát magassága. (Természetesen annál kisebb „rásegítés” kell az alfának, minél nagyobb az energiája. Ezzel lehet magyarázni az alfa-bomlás felezési idejének rohamos csökkenését az alfa-energia növekedésével, melyre Geiger és Nuttall már 1911-ben felfigyelt.) A maghasadás esetében a hasadványoknak olykor szintén át kell „alagutazni” (tunneling) a Coulomb-gáton (lásd az urán-235 neutronok által kiváltott hasadását). Végül a termonukleáris reakciók esetében is az alagúthatás az egyik segítség a magoknak, hogy a hőmozgás energiája elegendő legyen a fúzió megvalósulásához.

Alapállapot, magé  

Az atommag legalacsonyabb energiaállapota, melyet meghatározott magspin és paritás jellemez. A magasabb energiájú állapotokat ettől a szinttől mérik, vagyis ez az energiaszámítás nulla pontja az adott nuklid magja esetében.

Alfa–anyag kölcsönhatás  ugrás saját lapra

Az α-részecskék jellemző kölcsönhatása az anyaggal nem a Rutherford-szóródás. Az α-részecskék fő kölcsönhatási partnerei ugyanis nem a ritkásan elhelyezkedő (bár sokszor nagy tömegű és nagy töltésű) atommagok, hanem a teret egyenletesebben kitöltő (igaz: parányi tömegű és kis töltésű) elektronok sokasága. Meglepő módon, ezek az apró részecskék igen hatékonyan fékezik le az alfa-sugárzást, melynek hatótávolsága kondenzált közegben a milliméter töredéke, de még levegőből is elég néhány cm, hogy teljesen elnyelje őket. Ez arra a téves következtetésre vezethet, hogy az α-sugárzás nem veszélyes, hiszen még a bőrünk elhalt hámrétegén sem képes áthatolni. Az érvelés csakugyan helyes, ha külső sugárforrással van dolgunk. Mihelyt azonban az α-t termelő radionuklid bennünk van, a helyzet megváltozik, hiszen a részecske teljes energiája az élő szövet egy kicsi tartományában nyelődik el, ami igen nagy pusztítást okoz. Maga a visszalökődött leányatom is nagy roncsolásra képes, pedig annak energiája „csak” néhányszor 10 keV, szemben az α-részecske több MeV-nyi energiájával. Mindezek miatt a szervezetben elnyelődőtt α-sugárzás adott dózisát 20-szor veszélyesebbnek tekintik a β- és a γ-sugárzáshoz képest. (Ez a 20:1 arány az ún. sugárzási súlyfaktorban jelenik meg a dozimetriában.)

Alfa-bomlás  ugrás magyarázólapra Javához  ugrás saját lapra Flash-sel  ugrás saját lapra

Radioaktív bomlás, mely során a magból egy alfa-részecske lökődik ki . Mivel az alfa-részecske viszonylag nagy tömeggel és ugrás saját lapra energiával (4-6 MeV) rendelkezik, a leányatom visszalökődési energiája akár ~100 ezerszer akkora is lehet, mint a kémiai reakciók jellemző aktiválási energiája. Hőmérsékletre fordítva: ekkora visszalökődési energia kb. egymilliárd kelvint (109 K = 1 GK) jelent. Joggal nevezhetők tehát az α-bomlásban visszalökött atomok forró atomoknak. Az egyazon radionuklid bomlásából származó alfa-sugárzás energiaspektruma diszkrét, ami azt jelenti, hogy az alfa-részecskék energiája vagy mind azonos, vagy csak néhány meghatározott érték valamelyike lehet. Az alfa-bomlásban nagy jelentősége van a kvantummechanikai alagúteffektusnak, minthogy a Coulomb-gát a pozitív nukleontartalmú részecskék kijutása szempontjából éppen úgy akadályt jelent, mint a bejutáséból. Ezzel magyarázzák a felezési idő igen erős függését az alfa-energiától, amit az ún. ugrás saját lapra Geiger-Nuttall-grafikon nagyon szépen feltár.

Alfa-részecske   Az alfa-részecske szimbóluma a saját gif-animációkban

Az α-részecske fizikai értelemben a 4He nuklid atommagja. Az alfa-bomlás során keletkező nagyenergiájú (4-6 MeV) 4He2+ ionokat nevezik így történeti okokból. Tudni kell, hogy olykor így hivatkoznak a mesterségesen előállított és gyorsított 4He2+ héliumionokra is, ami félreértésekhez vezethet, ezért célszerű kerülni ezt a szóhasználatot. Ugyanakkor a deuteron (d), ill. a triton (t) mint a 2H deutérium, ill. a 3H trícium magja teljesen elfogadott kifejezések. Ugyancsak korrekt a ritkán használatos hélion (h) elnevezés is a 3He héliumizotóp magja esetében.

Annihilációs fotonok, annihilációs sugárzás  

Kb. 511 keV energiájú fotonok, melyek a ugrás saját lapra pozitronannihiláció leggyakoribb „termékei”. Egy jó energiafelbontású gamma-spektrumban világosan megkülönböztethető az annihilációs csúcs a magátmenetből származó (hasonló energiájú) gamma-sugárzás fotocsúcsától, mert az utóbbi sokkal élesebb. Az annihilációs csúcs elmosódottságát az okozza, hogy az annihiláció a ugrás saját lapra pozitív béta-bomlásban keletkezett pozitron teljes lassulása előtt is lejátszódhat a közeg egyik elektronjával, vagyis a keletkező fotonpár nemcsak az elektron-pozitron páros 2mec2 nyugalmi energiáját viszi el, hanem a maradék (esetenként kissé változó) kinetikus energiáját is.

Antirészecske  

Minden részecskének létezik egy antirészecskéje, pl. az elektronnak a pozitron. Ahogy ez a példa is mutatja, a részecske-antirészecske pár spinje (az adott esetben 1/2), tömege (me) és közepes élettartama azonos (az adott esetben mindkettő stabil). Elektromos töltésük (-e, ill. +e) viszont ellentétes. Ebből következik, hogy az elektromos töltéssel rendelkező részecskék nem lehetnek azonosak az antirészecskéjükkel. Ezek egymással találkozva spontán annihilálódhatnak, ahogy a pozitron az elektronnal. A semleges elemi részecskék némelyike viszont azonos a saját antirészecskéjével (pl. ilyen a foton is), de vannak olyan semleges részecskék is, amelyeknek tőlük különböző antirészecske párjuk van. Így például az elektronneutrínó és az elektron-antineutrínó két különböző részecske ellentétes helicitással.

Atom   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Javával

A IUPAC Arany könyve az atomot egy eZ töltésű mag és Z db. –e töltésű elektron együtteseként definiálja ugrás angol nyelvű idegen lapra, vagyis a jelenleg érvényes felfogás szerint az atom (alapértelmezésben) semleges részecskét jelent. Ez elsősorban azért fontos, mert a nuklid és az atomtömeg fogalma az atom iménti értelmezéséhez kötődik. Másrészt azért is érdekes, mert a IUPAC foglakozik olyan javaslattal, mely az atom fogalmát jelentősen általánosítja. E szerint az atom egy atommagból és legalább egy elektronból áll. Ebbe belefér az összes hidrogénszerű atom és az ionok döntő többsége. Ami ebbe az atomfogalomba sem fér bele, az a neutron és a csupasz atommag (amit szoktak +eZ töltésű ionnak is nevezni). A nukleáris tudományok szempontjából – l. belső konverzió, elektronbefogás és Mössbauer-spektroszkópia – fontos tény, hogy az s elektronok az atommag parányi térfogatában is előfordulnak bizonyos valószínűséggel.

Atomi spektrumok    ugrás magyarázólapra Javához  ugrás idegen lapra Javával  ugrás saját lapra Flash-sel  ugrás saját lapra Flash-sel  ugrás magyarázólapra Javához  

Az atomok abszorpciós vagy emissziós spektrumának nincs ugyan közvetlen köze a nukleáris tudományokhoz, de az elektronátmenetek energiája és ezzel a spektrumot alkotó vonalak hullámhossza/frekvenciája a Z rendszámtól függ, ezért a spektroszkópia alkalmas módszer minden olyan égi objektum elemanalízisére, amely nagy hőmérsékletű gázokat tartalmaz, s ezek fényt sugároznak felénk. Így következtethetünk pl. a Nap külső részeinek elemösszetételére, mely fontos támpont arra nézve, hogy a nukleoszintézis elméleti feltevései mennyire helytállóak. Ami pedig a Naprendszer/Univerzum elemgyakoriságait illeti, spektroszkópia nélkül csak a földi minták, a meteoritok, a holdkőzetek és a marsszondák adataira lennénk utalva, holott ezek – önmagukban véve – nagyjából annyira adnának megbízható képet az Univerzumról, mint az „elefántság” mibenlétéről az elefántfarok tapogatása (l. a sok változatban ismert indiai tanmesét ugrás angol nyelvű idegen lapra ugrás angol nyelvű idegen lapra ugrás magyar nyelvű idegen lapra).

Atommag   ugrás idegen lapra Javával   ugrás idegen lapra Javával  

Az atommag az atom közepén elhelyezkedő, még az atomhoz viszonyítva is parányi test, melynek rádiusza az atom sugarának mindössze 10-5–10-4 része. A mag az atomtömeg túlnyomó részét (legalább ~99,95%-át) és a pozitív töltések összességét is magában foglalja. Azt, hogy a mag ilyen parányi, a Rutherford-féle kísérletekből tudjuk. A hidrogén kivételével minden atommagot protonok és neutronok építenek fel. A hidrogén leggyakoribb izotópja, az 1H, az egyetlen olyan nuklid, melynek magjában egy neutron sincs, ti. ennek magját egyetlen proton alkotja. Ha figyelembe vesszük a szabad neutron rövid élettartamát (felezési idő: kb. 10 perc) és azt, hogy a WebElements ugrás angol nyelvű idegen lapra adatai alapján számolva a testtömegünk kb. 45%-a neutronoktól származik (vagyis a n:p számarány kb. 45:55 bennünk) és mégsem minősülünk veszélyes radioaktív sugárforrásnak, nyilvánvaló bizonyítéka annak, hogy a mag nem tekinthető a nukleonok puszta halmazának..

Atomreaktor (hasadási reaktor)   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Flash-sel   magyar nyelvű idegen pdf letöltése   magyar nyelvű idegen pdf letöltése  

Nukleáris reaktornak és magreaktornak is hívják, ill. hasadási reaktornak is (a fúziós reaktorral összevetve). Különböző hasadóképes nuklidokkal (vagy részben hasadóképessé konvertálható, ún. szaporítóanyaggal) üzemelő, a neutronindukált hasadásra, ill. azon belül a szabályozott láncreakcióra építő berendezések, melyeket elsősorban energiatermelésre ugrás magyar nyelvű idegen lapra, másodsorban neutronok előállítására és az utóbbival kapcsolatos kutatásokra (pl. neutronaktivációs analízisre, NAA) használnak. A nukleáris reaktorok üzemanyaga leggyakrabban az U-235-ben dúsított urán – ezzel működik az elterjedt nyomottvizes reaktorok többsége is –, de vannak U-238-cal mint szaporítóanyaggal működő tenyészreaktorok is (melyek tulajdonképpeni üzemanyaga a tenyészreakcióban keletkező Pu-239), valamint olyanok, amelyek Th-232-t használnak fel (ezek tulajdonképpeni üzemanyaga a reaktor működése közben keletkező U-233).

Atomsúly (elavult kifejezés)  

Lásd egy elem (átlagos) relatív atomtömege. Vö. atomtömeg. A magyar kémiai szaknyelvben ma már suk-sükölésnek tekintik a használatát. Azért szerepeltetem mégis, mert az angol megfelelője (atomic weight) ma is elterjedt a szakirodalomban, sőt egy fontos kapcsolatos mennyiség (standard atomic weight) még a IUPAC szótárában is csak ebben az alakban szerepel ugrás angol nyelvű idegen lapra.

Atomtömeg, atomi tömegegység és relatív atomtömeg  

A IUPAC Arany könyve az ma atomtömeget egyetlen alapállapotban lévő atom tömegeként definiálja ugrás angol nyelvű idegen lapra. Arról, hogy ebbe csak az elektronállapotokat kell-e beleérteni vagy a mag állapotát is, nem szól a definíció. Ha a magnak is alapállapotban kell lennie, akkor a nuklidtérkép minden cellájához egyetlen atomtömeg tartozik, ti. a gerjesztett magállapotokat (köztük a külön nuklidoknak minősülő gerjesztett magú izomereket) nem kell figyelembe venni. A gyakorlatban előforduló nuklidadatbázisok minden NZ párhoz egyetlen tömeget adnak meg, tehát ezek nem élnek az atomtömeg értelmezésének általánosabb lehetőségével. Ugyanezek az adatbázisok az alapállapotú nuklidokat az Ar(ZAX) relatív atomtömeggel (az ún. relatív nuklidtömeggel) jellemzik, mely a nuklid ma(ZAX) atomtömege osztva az u = mu = ma(12C)/12 atomi tömegegységgel. A relatív atomtömeg tehát dimenzió nélküli szám. Viszont egyetlen atom tömegét máris megkapjuk, ha az Ar után írjuk az u (vagy a Da: dalton) egységet. Ha a g (gramm) egységet írjuk utána, akkor egy mólnyi atom tömegét (vagyis a móltömeget) kapjuk. A relatív atomtömeget több izotópból álló elemekre is általánosítják. Egy elem relatív atomtömege (melyet szintén Ar-rel jelölnek) az összes előforduló izotóp relatív atomtömegének izotópgyakoriságokkal súlyozott átlaga.

Auger-effektus   ugrás saját lapra Flash-sel  

Az Auger-effektus gyakori utóhatása az elektronbefogásnak és a fotoeffektusnak mint gamma-anyag kölcsönhatásnak. Ilyenkor egy belső lyuk keletkezik valamelyik elektronhéjon (leggyakrabban a K héjon). Ez az elektronlyuk „normálisan” elektromágneses sugárzás kíséretében töltődik be (bizonyos kiválasztási szabályok szerint) egy külsőbb elektron által, de alternatív módon a két héj közötti energiakülönbséget egy kötésből kiszakadó másik elektron is elviheti. Ezt hívják Auger-effektusnak, az elektronfelesleget elszállító elektront pedig Auger-elektronnak. (Z<30 esetén az Auger-effektus igazából valószínűbb, mint a „normális” fotonemisszió.) A folyamat lavinaszerű lehet (Auger-kaszkád ), melynek eredményeképp sokszorosan pozitív ionok keletkezhetnek pl. elektronbefogás után. Ezek igen hamar elektront vesznek fel, de létezésük bizonyított. Az Auger-elektronok energiaeloszlása diszkrét, mert egy konkrét Auger-elektron energiáját a lyukbetöltéskor felszabaduló energia (két pályaenergia fix különbsége) határozza meg, melyből még lejön az Auger-elektron kötési energiája (mely szintén fix érték). Minthogy az Auger-elektronok viszonylag kis energiájúak (néhányszor 10 keV maximum) és az elektronoknak kicsi az áthatoló képességük a hasonló energiájú elektromágneses sugárzáshoz képest, a röntgensugárzással keltett Auger-elektronok csak a minta felületi rétegeiből tudnak kijönni, ezért a mérésükön alapuló Auger-spektroszkópia specifikusan felületvizsgálati módszer.


Vissza az abc-hez!

Barion  

A barionok a hadronoknak ahhoz a csoportjához tartoznak, amelyek három kvarkból állnak. Minthogy a kvarkok feles spinűek (azaz fermionok), a barionok ugyancsak feles (ill. félegész) spinűek, azaz fermionok, hiszen ½ ± ½ ± ½ (vagyis páratlan számú feles érték „összevisszaadása”) sohasem eredményezhet egész számot. A barionok legismertebb képviselői a nukleonok, azaz a proton és a neutron. A barionokhoz a B = 1 barionszámot rendelik, az antibarionokhoz pedig a B = -1 értéket. A többi megfigyelhető részecske (leptonok és és mezonok) barionszáma B = 0. A magreakciókban és a radioaktív bomlásban a barionszám megmarad. Például, a magban kötött proton ugrás saját lapra pozitív β-bomlása esetében ezt úgy kell érteni, hogy a
p → n + e+ + νe    [A szabad proton nem bomlik el, hiszen különben a közönséges hidrogén radioaktív lenne!]
folyamategyenlet bal oldalán B = 1, mert az egyetlen részecske, a p proton, barion. A jobb oldalon szintén csak egy bariont látunk, az n neutront (B = 1), ti. az e+ pozitron és a ν elektronneutrínó lepton (B = 0 mindkettőre). A kvarkokhoz az 1/3, az antikvarkokhoz pedig a -1/3 barionszámot rendelve automatikusan adódik a barionok és a mezonok barionszáma.

Barn (b)  

A barn (b) az SI által szürke listára helyezett területegység (1 b = 100 fm2), mely többek között a hatáskeresztmetszet bevett egysége a magfizikában, de a kvadrupólusmomentumot is ebben szokás megadni. „Big as a barn” mondták az amerikaiak az urán magjára, a neutronokkal besugárzott 235U nagy hasadási hatáskeresztmetszetére célozva. „Akkora, mint egy ólajtó” mondta volna egy magyar akkoriban (ti. a 2. világháborúban).

Belső konverzió  

A gamma-bomlásnak az a változata, melyben nem egy gamma-foton, hanem egy héjelektron (jellemzően egy K elektron) viszi el a mag gerjesztési energiáját. Minthogy ez után a K-lyuk betöltődik, a keletkező karakterisztikus röntgenfoton a ugrás saját lapra konverzióról árulkodhat. A konverziós elektron keletkezését régen kétlépéses folyamatnak képzelték el (innen az elnevezése), ti. úgy, hogy először egy γ-foton keletkezik, majd az még az atomon belül fotoeffektust szenved, s egy fotoelektron kinetikus energiájává „konvertálódik” az energiája. Ma már tudjuk, hogy ez nem így van: a folyamat egylépéses. A belső konverzió valószínűsége egyebek közt az elektron előfordulási valószínűségétől függ a magban, ami azt jelenti, hogy a konverzió esélye a különböző elektronhéjak esetében így változik: K > L > M.... Ilyen értelemben a γ-emisszió és a belső konverzió hasonló viszonyban van egymással, mint a pozitív β-bomlás és az elektronbefogás. Más tekintetben viszont az elektronlegerjesztődés két alternatívája jut az ember eszébe, ti. a fotonemisszió és az Auger-effektus. A belső konverzió és a γ-emisszió arányát a konverziós koefficiens jellemzi, mely az elektronesemények száma per a γ-események száma hányadost jelenti nagyszámú legerjesztődési eseményt megfigyelve. (Ilyenkor a γ-bomlás harmadik típusát, a nukleáris párképződést, nem veszik figyelembe.)

Béta–anyag kölcsönhatás  

A ugrás saját lapra béta-sugárzás energiája nagyjából a többi magsugárzásénak felel meg, tehát a jellemző nagyságrend a MeV. A β-részecskék, elektronok (esetleg pozitronok) lévén, sokkal könnyebbek, mint az α-részecskék (a tömegarány 1 : 7294). Ebből arra lehetne gondolni, hogy ha egyforma energiájú részecskéket veszünk, akkor a könnyű β-részecske sokkal hamarabb „kifárad” miközben az anyagot ionizálva mozog egy közeg atomjai között, mint az α-részecske. Pedig aki máshogy gondolja, az gondolja jól. A β-sugárzás hatótávolsága sokkal de sokkal hosszabb ugyanabban az anyagban, mint az α-sugárzásé. Ezt a tényt úgy a legegyszerűbb elfogadni, ha arra gondolunk, hogy egy könnyű részecskének attól lesz akkora az energiája, mint egy nehéznek, ha gyorsabban mozog. (Ha a relativitás nem szólna közbe, akkor ez annyit jelentene, hogy az elektron 85-ször gyorsabb az alfánál.) Olyannyira így van ez, hogy az elektron már viszonylag ki energia – fél MeV – esetén is eléri a fénysebesség 75%-át. Ha pedig ilyen gyors, akkor nemigen jut ideje arra, hogy ionizáljon, vagyis egy adott úthosszon kevesebb energiát veszít ionizáció miatt, mint az α-részecske. (Az utóbbit az S = LET = -dE/dx mennyiség méri, ahol E a részecske energiája, x a megtett távolság, S a közeg fékezőképessége, LET pedig a részecske lineáris energiaátadása, de többnyire csak LET-ként emlegetik magyarul is; egyébként pedig a linear energy transfer rövidítése.) A c-t megközelítő sebesség miatt a „keményebb” β-sugárzás jellegzetes kölcsönhatása (pl. vízben) a Cserenkov-sugárzás. Az utóbbinak az elektron fékeződése szempontjából nem sok szerepe van, de a fékezési (röntgen)sugárzásnak már igen. A β-sugárzás esetében a LET érték ionizációból adódó része ugyanúgy a közeg Z rendszámával arányos, mint az α-sugárzás esetében. Mivel az α-részecskének nagy a tehetetlensége, fékezési sugárzással nem kell számolni. A β-sugárzás esetében viszont igen: a LET érték fékezési sugárzás keltésével kapcsolatos része Z2-tel arányos.
A pozitív β-sugárzás egészen a pozitronok termalizációjáig nagyjából úgy viselkedik, mint a negatív. A termalizálódott (egészen lelassult) pozitrionok viszont annihilálódnak vagy pozitróniumot képeznek a fékező közeg egy elektronjával.

Béta-bomlás   ugrás magyarázólapra Javához   ugrás saját lapra

(1) A ugrás saját lapra negatív β-bomlásra (béta-mínusz bomlás) hivatkoznak így röviden történeti okokból, ti. ez volt az egyike annak a három radioaktív bomlásfajtának (α, β, γ), melyet legelőször felfedeztek, ill. néven neveztek. Ebben folyamatban a mag egyik neutronja protonná alakul, miközben egy elektron és egy elektron-antineutrínó keletkezik. (2) Bővebb, ill. ugrás saját lapra, ahol az elemirészecske-szintű folyamatokat is megadom mai értelemben, az összes olyan bomlást ebbe a csoportba sorolják, amelyben egy nukleonfajta (gyenge kölcsönhatás révén) más nukleonfajtává alakul a magban. A negatív és a pozitív béta-bomlás (béta-plusz bomlás) során egy-egy töltött lepton is kisugárzódik – a β--bomlás esetében egy elektron, a β+-bomlás esetében pedig egy pozitron (ezeket hívják negatív, ill. pozitív béta-részecskéknek) –, miközben egy elektron-antineutrínó, ill. egy elektronneutrínó is elhagyja a magot. Béta-bomlás a pozitív béta-bomlással (más szóval pozitronbomlással) versengő elektronbefogás is, amikor csak egy monoenergetikus elektronneutrínó távozik a magból, miközben az befogta az atom egyik héjelektronját (jellemzően egy K elektront). (Az β+-bomlást és az EC-t együtt olykor ε-nal jelölik.) Ezen a három bomlásmódon kívül ebbe a körbe tartozik még a nagyon lassan végbemenő kettős béta-bomlások (ββ, 2β) csoportja is, melyekre az jellemző, hogy a mag egyszerre (tehát nem egymás után) két β-bomlást is szenved, pl. úgy, hogy két elektront és két antineutrínót bocsát ki, miközben két neutronja két protonná alakul át.

Béta-késleltetett részecskeemisszió  ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra  

Béta-bomlás során a leánymag olykor igen magas energiájú gerjesztett állapotban keletkezik, s ilyenkor megtörténhet, hogy gamma-bomlás helyett valamilyen részecske lökődik ki, mely lehet: neutron, proton vagy akár α-részecske is. A β-késleltetett neutronemisszió (más néven β-késleltetett neutronbomlás) hozza létre a nukleáris reaktorokban a késleltetett neutronokat, melyek fontos szerepet játszanak a reaktorszabályozásban.

Bomláskinetika   ugrás saját lapra Javával   ugrás idegen lapra Javával

Ha közelebbről megnézzük az ún. „bomlássorokat”, látni fogjuk, hogy az egyes lépések valójában nem egy elágazás nélküli sort, hanem hálót alkotnak. Minden egyes elemi lépés a bomlástörvény által kifejezett elsőrendű kinetikájú X(1) → X(2) egyszerű bomláson alapul. A szigorú értelemben vett bomlássor vagy bomláslánc olyan folyamatelemek egymásutánja, amikor az X(2) maga sem stabil. A legegyszerűbb ilyen bomlási lánc/sor a második szimuláción bemutatott X(1) → X(2) → X(3) kétlépéses bomlás. Az ilyen esetekben az X(2) atomok száma (N2) mindig maximumon megy át, ha eredetileg csak az X(1) anyaelem volt jelen. A sor értelemszerűen általánosítható újabb bomlási lépések hozzátoldásával (l. a negyedik szimulációt, mely egy négytagú bomlássort mutat). Ezeknek a sorozatos bomlásoknak a bomlási állandói (ill. a megfelelő felezési idők) határozzák meg, hogy kialakulhat-e radioaktív egyensúly egy bomlási sorban vagy sem. A bomlási hálóban még két jellegzetes elem van. Az egyik egy divergáló elágazás, X(2) ← X(1) → X(3), melyet elágazó bomlásnak neveznek (l. a harmadik szimulációt). Ilyenkor a két ágban mindig egyforma a bomlási sebességek aránya, ti. megegyezik a megfelelő bomlási állandók arányával. A másik az X(2) → X(1) ← X(3) konvergáló elágazás, melynek külön neve nincs, de ez indokolja, hogy a fő bomlássorokat egyáltalán bomlássoroknak lehessen hívni. Lényegében analóg a dolog egy folyóval, amely egy szigetnél elágazik, majd a sziget után újra egyesülnek az ágai.

Bomlásséma (bomlási séma)   ugrás saját lapra  

Egy radioaktív anyanuklid lehetséges radioaktív bomlási módjait jeleníti meg grafikusan, beleértve a keletkező leánynuklid(ok) energiaszintjét az alapállapothoz képest, továbbá a legerjesztődés lehetőségeit (γ-bomlás). Az egyes nuklidok/állapotok energiaszintjét vízszintes vonalak jelenítik meg az alapállapot vízszinteséhez képest felfelé eltolva, míg az átalakulásokat lefelé mutató nyilak jelölik.

Bomlássorok (a négy fő bomlássor)   ugrás saját lapra Javával   ugrás idegen lapra Javával   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Javával  

A nehéz primordiális radioelemek (U és Th) környezetéből négy hosszú bomlássor indul el. Ezekre mint n+0 (232Th), n+1 (237Np), n+2 (238U), ill. n+3 (235U) sorra szokás hivatkozni. A zárójelbe tett „ősszülők” rendre T1/2 ≈ 1,405×1010 a, 2,57×106 a, 4,468×109 a, ill. 7,04×108 a felezési idővel alakulnak át közvetlen leányukká, ill. mivel a sor tagjai szekuláris egyensúlyban vannak egymással, azt is lehet mondani, hogy a sor utolsó, stabil nuklidjává. A vastagon szedett jelű sorokat természetes bomlássoroknak hívják, mert „mióta világ a világ” jelen vannak a Földön, míg a Np-ból kiinduló sor mára teljesen eltűnt bolygónk felszínéről, ill. a XX. század derekán bukkant fel újra mint mesterséges bomlássor (a 241Pu-tól kiindulva). Az n+0... n+3 jelölések oka egyszerű: mind a négy fő bomlási sorban csak β- és α-bomlás fordul elő. Minthogy az egyikben a tömegszám nem változik, a másikban pedig pontosan 4-gyel csökken, a sorozattagok tömegszáma éppen azt a maradékot adja 4-gyel osztva, mint a sorozat első tagjáé, márpedig ez csak 0, 1, 2 vagy 3 lehet. Ez egyúttal azt is megmagyarázza, mért pont 4 fő bomlássor létezik. A fő bomlássorok végállomásai a következő stabil nuklidok: n+0 (208Pb), n+1 (209Bi), n+2 (206Pb), ill. n+3 (207Pb). Pontosabban szólva az eddig legnehezebb stabil elemnek tartott bizmutról 2003-ban kiderült, hogy mégsem abszolút stabil, hanem egyetlen természetes izotópja, a jelzett 209Bi, 1,9×1019 a felezési idővel 205Tl tallium izotóppá bomlik 3,14 MeV-es α-bomlással.

Bomlástörvény   ugrás saját lapra Javával   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás angol nyelvű idegen lapra   ugrás saját lapra  

Exponenciális törvénynek is hívják, és egy radioaktív mintában lévő radionuklid N atomszámának, ill. A aktivitásának (bomlási sebességének) időbeli változását adja meg a következő formulákkal: N = N0 exp (-λt), ill. A = A0 exp (-λt), ahol a 0 index a t = 0 időpontra utal, és λ a bomlási állandó. Az exponenciális törvény alternatív alakjai pl. atomszámra felírva a következők: N = N0 exp (-t/τ), ill. N = N0 exp [-(ln 2) t/T1/2], ahol τ a radionuklid közepes élettartama, T1/2 pedig a felezési ideje. Ezekből látszik a három paraméter közötti egyértelmű kapcsolat: 1/λ = τ = T1/2/(ln 2). A bomlástörvény hátterében sztochasztikus jelenség áll, ami azt jelenti, hogy a mintában lévő azonos radionuklidok egymástól függetlenül, azonos valószínűséggel bomlanak el véletlenszerű időpontokban. Az adott pillanatban még elbomlatlan atomok száma ezért ingadozásokkal követi csak az exponenciális lefutású görbét. A felezési idő állandósága (ti. az, hogy T1/2 nem függ attól, hogy a még meglévő atomok mennyi ideje léteznek már) annak kifejeződése, hogy a radioaktív atomok örökifjú, de nem halhatatlan entitások. Ennek matematikai következménye az exponenciális élettartam-eloszlás, mely végül is az exponenciális bomlástörvényben válik tettenérhetővé. (Az exponenciális élettartam-eloszlás a gerjesztett elektronállapotoknak is jellemző vonása.)

Bozonok  

A bozonok olyan részecskék, amelyek spinje egész érték – ellentétben a fermionokkal. Az elemi részecskék közül csak a fundamentális erők közvetítői, az ún. elemi bozonok tartoznak ebbe a csoportba. (Továbbá a még felfedezetlen Higgs-bozon is, amelyre a többi részecske tömegének megmagyarázása miatt volna szükség.) Ezek képviselője az elektromágneses kölcsönhatást közvetítő foton is, melynek spinje 1. A foton a példa arra is, hogy a bozonok nem engedelmeskednek a Pauli-féle kizárási elvnek, mert egyébként pl. nem létezhetne az a hőmérsékleti sugárzás, amelyet ismerünk. A bozonok arról kapták a nevüket, hogy az ún. Bose–Einstein-statisztika érvényes rájuk. A fogalmat összetett részecskék esetében – akár atommagokra vagy atomokra – is értelmezik. A hadronok közül a mezonok tartoznak a bozonok közé.

Buborékkamra   ugrás angol nyelvű saját lapra offline futtatható Java letöltése végett  

A buborékkamra a folyadékok túlhevíthetőségén alapuló eszköz, mely elektromosan töltött részecskék nyomvonalának megjelenítésére használható. A forráspont fölé vitt folyadékban (pl. cseppfolyós hidrogén) a buborékképződés nehezen indul el az „újszülött” buborékok pici sugara miatt, ti. az ilyeneknek túl nagy a felületi feszültsége. (Picit hasonlít a dolog ahhoz, hogy a kis lufit nagyon nehéz elkezdeni felfújni, de aztán már könnyebben megy a dolog.) A kémiai laborokban a forrás/buborékképződés megkönnyítésére porózus horzsakövet tesznek a melegített folyadékba. Így a forrás gyakorlatilag a forrásponton elkezdődik. A buborékkamra töltőfolyadékában az ionizáló részecskék hatására zajlik le hasonló dolog: apró buborékok képződnek a részecske körüli ionizált folyadékban, melyekből kirajzolódik az elhaladó részecske nyoma. Ha az átlátszó folyadék tartályát mágneses térbe helyezik, akkor a részecskék töltése is megállapítható, mert a Lorentz-erő eltérítő ereje ellentétes irányú a pozitív és a negatív részecskékre. A ködkamra lényegében hasonló nyomdetektáló eszköz, csak az a gőz→folyadék irányban működik.


Vissza az abc-hez!

Ciklotron   ugrás magyarázólapra Javához   ugrás saját lapra Javához   ugrás saját lapra

Ionok gyorsítására használt köralaprajzú (cirkuláris) berendezés, melyben a pozitív ionokat (pl. proton) egy-egy elektrosztatikus gyorsítási szakasz után két D alakú zónában mágneses tér segítségével (l. Lorentz-erő) térítik vissza félkörívben a gyorsító zónába. (Léteznek olyan rezonanciagyorsítók is, amelyek ugrás saját lapra lineáris felépítésűek, mágneses eltérítés nélkül.) Állandó frekvenciájú polaritásváltással (+/-) el lehet érni, hogy az elektromos tér ismét gyorsítsa egy kissé az ionokat, melyek a másik D-be lépve a sebességükkel arányos (félciklusról-félciklusra növekvő) sugarú félkörívben térnek vissza a gyorsító zónába. Ezáltal az ionok pályája spirálisan tágul, míg ki nem lépnek a berendezésből. (A D-k belsejében a részecskék sebessége nem nő, csak a mozgásirányuk változik.)

CNO ciklus  ugrás saját lapra  

A Napnál nagyobb tömegű csillagokban (>1,1 naptömeg) a szén-nitrogén-oxigén (CNO) ciklus az elsődleges folyamat, mely a hidrogént héliummá konvertálja. Ebben a folyamatban a 12C egy fajta katalizátorként működik, mely úgy gyorsítja fel a „hidrogénégést”, hogy a mennyisége közben nem csökken, mert a ciklus végén újraképződik.

Compton-szóródás   ugrás saját lapra Javával   ugrás saját lapra

A Compton-effektusnak is nevezett folyamat egy gamma-foton és egy lazán kötött atomi (vagy szabad) elektron rugalmas ütközéseként fogható fel. A szóródás elnevezés világosan utal arra, hogy eközben a foton nem semmisül meg. Ellenben az energiája () és az impulzusa (/c) egy részét átadja a meglökött elektronnak (Compton-elektron) az energia- és impulzusmegmaradás játékszabályai szerint. Hogy a meglökött Compton-elektron és a szóródott foton hogyan osztozik a foton eredeti energiáján, az a szóródás geometriájától függ. Ahogy a józan ész is sugallja, a fotont akkor éri a legnagyobb energiaveszteség, ha 180°-os szögben visszapattan az elektronról (visszaszórás), míg az elektron ilyenkor kapja a legnagyobb löketet. Egyébként mindkettő energiaeloszlása folytonos egy minimális és egy maximális érték között, ahogy az elég jól látszik a legegyszerűbb gamma-spektrumok ugrás saját lapra Compton-tartományán (és visszaszórási csúcsán). A Compton-szóródás valószínűsége (hatáskeresztmetszete) nagyjából a rendszámmal arányos egy adott közegben (PC ~ Z). Ami az energiafüggést illeti, az effektus valószínűsége az annihilációs fotonokra jellemző ~500 keV felett kb. fordítva arányos a fotonenergiával (PC ~ 1/Eγ).

Coulomb-gát  ugrás saját lapra  

A Coulomb-gát az atommagot kb. az RN magsugárnak megfelelő távolságra körülvevő potenciálfal, mely kívülről és belülről egyaránt taszítólag hat a nukleontartalmú pozitív részecskékre. A pozitív ionokkal kiváltott magreakciók esetében ez egy fajta legyőzendő küszöbenergiát jelent a bombázó részecske szempontjából. Az α-bomlás esetében pedig azt, hogy hiába kedvezőbb energetikailag az anyamag szétesése leánymaggá és α-részecskévé, a Coulomb-gát miatt a bomlás esetleg csak évmilliárdos felezési idővel következik be az adott nuklid esetében. (Azt, hogy a bomlás, ill. a küszöbenergia alatti reakció egyáltalán bekövetkezhessen, az alagúteffektus teszi lehetővé.) A Coulomb-gát a végtelen hatótávolságú elektromos taszítás és a rövid hatótávolságú nukleáris vonzás eredőjeként értelmezhető.

Cserenkov-sugárzás   ugrás saját lapra Flash-sel  

Ha egy töltött részecske (leggyakrabban egy elektron) gyorsabban mozog egy közegben (pl. vízben), mint a fény c/n terjedési sebessége ugyanott, akkor látható fény forrásává válik. Ez az ibolyás színű fény, melyet Cserenkov-sugárzásnak hívnak, egy olyan kúp palástja mentén vetül előre, melynek a tengelyét az elektron mozgásvonala adja, a kúp nyílásszöge pedig az elektron sebeségétől függ. Ez lehetőséget ad arra, hogy a Cserenkov-sugárzásból az elektron mozgására következtessünk. Innen már csak egy (jó nagy) lépés az, hogy olyan részecskék (pl. ugrás saját lapra napneutrínók) irányeloszlását is tanulmányozni lehessen, melyek képesek egy „nyugvó” elektront hatalmas sebességgel előretaszítani.


Vissza az abc-hez!

Deuteron (d)  

A deutérium, más néven nehéz hidrogén, 2H, atommagja, mely egy proton és egy neutron kötött állapota. (Jele azonos a d kvark nevével.) Ez az egyetlen olyan kötött rendszer, mely két nukleonból épül fel (pp és nn összetételű „mag” nem létezik), de még ez is csak alapállapotban fordul elő, magizomerje nincs. Érdekessége még, hogy ugrás saját lapra a proton és a neutron átlagos távolsága nagyobb a deuteronban, mint a nukleonokat összetartó magerő hatótávolsága.

Differenciális hatáskeresztmetszet   ugrás saját lapra  

Részecskék szóródásánál gyakran használják ezt a mennyiséget. Leginkább akkor, ha nemcsak az az érdekes, hogy valamely „céltárgy” összességében mekkora „hatásfokkal” téríti el a bombázó részecskéket az eredeti irányból (nagyjából ezt fejezi az „integrális”hatáskeresztmetszet), hanem az is, hogy a szórt részecskék mekkora valószínűséggel mennek a különböző (tér)irányoknak megfelelő térszögintervallumokba. Ezeket a valószínűségeket a teljes hatáskeresztmetszet egy kis részével lehet jellemezni. Másrészt a teljes hatáskeresztmetszetet a különböző (tér)irányokhoz tartozó differenciális hatáskeresztmetszetek integrálásával lehet kiszámítani a teljes térszögre.

Doppler-effektus  ugrás saját lapra Javával   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Flash-sel  

Egy hullám érzékelt frekvenciájának, ill. hullámhosszának megváltozása pusztán amiatt, hogy a hullámforrás és a „megfigyelő” (mely lehet egy alapállapotú atommag is, mely egy másik, gerjesztett mag által emittált fotont „készül” elnyelni) mozog egymáshoz képest. A Doppler-effektus hangra, elektromágneses sugárzásra egyaránt érvényesül. Ami az elektromágneses sugárzásokat illet, a Doppler-eltolódásnak köze van (1) az emissziós spektrumvonalak Doppler-kiszélesedéséhez, mely a hőmozgással, ill. a Maxwell-eloszlással függ össze (l. a Maxwell-appletet a termonukleáris reakcióknál); (2) a Mössbauer-spektroszkópia kísérleti megvalósításához. A kozmológiai vöröseltolódás viszont – bármilyen csábító is a tér tágulását a „kisgömböc” hízásához hasonlóan elképzelni – másmilyen eredetű a fizikusok szerint.

Dozimetriai mennyiségek, elnyelt dózis, dózisteljesítmény  

A sugárvédelemben számos dozimetriai mennyiséget használnak. Ezek nagy része ún. biológiai dózismennyiség, mellyel a sugárzás káros hatását igyekeznek kvantitatívvá tenni. Ezek mind valamilyen J kg-1 (Sv: sievert) egységű mennyiség származtatott mennyiségei. Minthogy a „veszélyesség” kvantitatívvá tehető ugyan (pl. táblázatokban megfogalmazott szempontok alapján), de egzakttá nem, csupán két fizikai dózismennyiséget említek itt. Ezek nemcsak kvantitatívak, de egzaktak is, és ezek alapján vezetik be a biológia dúzismennyiségeket. Az elnyelt dózist (D) úgy kapjuk, hogy egy általunk kiszemelt és sugárzásnak kitett (bármilyen fizikai) testben megnézzük, hogy mennyi energia nyelődött el a sugárzásból, majd ezt az energiát osztjuk a test tömegével. Az elnyelt dózis SI egysége tehát J kg-1. Minthogy ugyanez az SI egység a biológiai dózisok közt is előfordul (egyenérték dózis), saját névvel látták el: Gy, azaz gray. Az Sv, ill. a Gy egység már egyértelműsíti, hogy biológiai vagy fizikai dózisfajtáról van-e szó. A másik fontos fizikai dózismennyiség a dózisteljesítmény (dD/dt), melynek egysége a.J kg-1 s-1, ill. a többet eláruló Gy s-1.


Vissza az abc-hez!

Elágazási arány, bomlásé  

Egy radionuklid relatív bomlási sebességeit fejezi ki különböző bomlásmódokban. A százalékos értékek a megfelelő bomlási állandók arányát tükrözik. Sok nuklid csak egy módon tud elbomlani (100%), míg más nuklidok többféleképpen. Például a 187Pb β- (98%) és α-bomlás (2%) útján egyaránt el tud bomlani. Általában az ilyen bomlást elágazó bomlásnak nevezzük (l. bomláskinetika).

Elektromágneses sugárzások   ugrás saját lapra Javával  

Az elektromágneses sugárzások hihetetlenül széles tartományt fognak át mind hullámhosszban, mind frekvenciában (ν), melynek csak egy szűk szeletkéjét látjuk: ez a látható fény (VIS). De ide tartozik a mikrohullám, az ultraibolya (UV) és az infravörös fény (IR), a rádióhullámok, valamint az adott kontextusban legfontosabb gamma-sugárzás és röntgensugárzás is, az utóbbiba beleértve mind a karakterisztikust, mind pedig a fékezésit. Einstein óta (2005) tudjuk, hogy mindenféle elektromágneses sugárzás energiáját fénysebességgel (c) mozgó fotonok (γ) szállítják, melyek energiája a frekvenciával arányos (E = ).

Elektromos eltérítés   ugrás saját lapra Javával  

Ha q = ez töltésű részecskék lépnek be egy elektromos térbe, melyben az E térerősség vektora merőleges a részecskék p impulzusvektor által kijelölt mozgásirányára, akkor a térerősség ezE erővel igyekszik eltéríteni őket. Ha a térerősségvektorok egy közös centrumhoz képest radiális irányban állnak, akkor megfelelő feltételek mellett (ti. ha az eltérítő erő a centrum felé mutat) a részecskék R sugarkörpályára állhatnak. A pályasugár a részecskék eredeti kinetikus energiájával arányos, ezért az ilyen eszközt szokás energiaszűrőnek is nevezni. Közben a kerületi sebesség nem változik, hiszen a gyorsulás iránya radiális, ellentétben az egyszerű lineáris gyorsítóval vagy az elektronvoltot szemléltető HOPP animációval.

Elektron  Az elektron szimbóluma a saját gif-animációkban   ugrás idegen lapra Flash-sel  

A legrégebben felfedezett elemi részecske, melyet még mindig eleminek tudunk. A felfedezés lényegében a katódsugárzás megértését jelentette, mely elektronokból áll. Az elektron Millikan által meghatározott töltése (–e) éppen ellentettje a protonénak. A tömege viszont sokkal kisebb, mindössze 1/1837 protontömegnyi. Az elektron a leptonok csoportjába tartozik. A Ze pozitív töltésű atommagot Z darab elektron veszi körül az atomban, melynek ezáltal semleges töltése lesz. Az elektronok határozzák meg egy-egy elem atomjainak kémiai tulajdonságait. Az elektront, pozitív antirészecskéjével, a pozitronnal szembeállítva olykor negatronnak is nevezik. (Régen a poziton–negaton névpár is előfordult a szakirodalomban.)

Elektronbefogás (EC)   ugrás saját lapra  

A ugrás saját lapra β-bomlások egyik fajtája, melyre csak egy atom (nuklid) képes, csupasz atommag nem. A folyamat a pozitív β-bomlás versenytársa, csakhogy az EC esetében egy proton nem úgy alakul át neutronná, hogy pozitront bocsát ki, hanem úgy, hogy elfog egy atomi elektront. Leginkább egy K elektron a befogott elektron, mert annak a legnagyobb az előfordulási valószínűsége a magban. Minthogy a dolog az elektron jelenlététől függ, minden, ami befolyásolja az elektronsűrűséget a magban (extrém nagy nyomás, oxidációszám megváltozása), kissé hatással van a bomlási állandóra is, amely tehát nem egészen állandó ebben az esetben. A pozitronemisszióhoz nem kell partner, viszont csak akkor mehet végbe, ha legalább 2mec2 = 1022 keV különbség van az anyanuklid és a leánynuklid nyugalmi energiája között. Ezért a stabilitáshoz közel gyakran csak EC segítségével tud elbomlani egy radionuklid, pozitronbomlással nem. (Az elektronbefogáshoz elég annyi energiának felszabadulnia, amennyi a leggyengébben kötött s elektron kiszabadításához kell. Azért s elektroné, mert az fordul elő a magban.)

Elektronvolt (eV)   ugrás saját lapra  

A nukleáris tudományokban legelterjedtebb energiaegység az elektronvolt (eV), ill. ennek ezerszerese, a kiloelektronvolt (keV = 103 eV), valamint egymilliószorosa, a megaelektronvolt (MeV = 106 eV). A részecskefizikában még nagyobb eneriákkal számolnak, s nemcsak a gigaelektronvolt (GeV = 109 eV), de a teraelektronvolt (TeV = 1012 eV) is gyakorta használt egység. Egy elektronvolt az az energia, melyre egy elektron szert tesz, miközben 1 volt potenciálkülönbség hatására felgyorsul. 1 eV = 1,602×10-19 J. Gyakran a tömeget is energia-egyenértékével, az E0 = mc2 nyugalmi energiával jellemzik. A proton „tömege” pl. 938,27231 MeV, azaz kb. 6%-kal kisebb, mint 1 GeV. Bizonyos tudományterületeken a hőmérséklet energia-egyenértéke is használatos. Az eV egységben való tájékozódás megkönnyítésére készítettem két ugrás saját lapra logaritmikus diagramot. Előfordul, hogy adatbázisokban a rövid felezési idők elektronvoltban szerepelnek (állapotszélesség).

Elemgyakoriságok a természetben  ugrás magyarázólapra Flash-hez   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás magyarázólapra Flash-hez  

Az elemek különböző atom-, ill. tömegarányban fordulnak elő az Univerzum különböző részein. (Például, az Univerzum második leggyakoribb eleme, a könnyű hélium, nagyon ritka a Földön, mert csak gázként fordul elő, és az atmoszférába kerülve könnyen kiszabadul bolygónk viszonylag gyenge gravitációs vonzásából.) Ezeket az arányokat többféle módon fejezik ki. Gyakori vonatkozási alap (pl. logaritmikus ábrázolás esetén) 1 000 000 Si atom. Ilyenkor a gyakoriságértékek azt jelentik, hogy hány atomja volna az illető atomnak egy akkora homogén mintában, amelyben éppen egymillió szilíciumatomot találnánk. A másik lehetséges jellemző a ppb (parts per billion) érték, amely azt mondja meg, hogy egymilliárd (1 000 000 000) atom közül hány atomja fordul elő az adott elemnek. Az elemek kozmikus gyakorisága (ami az Univerzum egészére vonatkozó átlagot jelenti) nagyon eltérő. Majdnem minden nukleonanyag H és He formájában létezik még ma is kb. 13 : 1 atomarányban, ill. 13 : 4 nukleonarányban (tömegarányban). A kozmikus gyakoriságokat a Földbe csapódó meteoritok, és az űrben gyűjtött és visszahozott minták (pl. holdkőzetek), valamint spektroszkópia segítségével határozzák meg.

Elemi részecskék  

Manapság csak azokat a szubatomi részecskéket illik eleminek nevezni, amelyek a jelenlegi ismereteink szerint nem bonthatók tovább, vagyis pl. a nukleonokat nem. Az ún. Standard Modell kereteibe illeszkedő elemi részecskéknek három fő csoportjuk van: a leptonok, a kvarkok, valamint az elemi bozonok. Az utóbbiak bizonyos fundamentális erők (gyenge, elektromágneses és erős kölcsönhatás) közvetítői.

ENSDF   ugrás angol nyelvű idegen lapra  

Az ENDSF adatait nukleáris szakemberek nemzetközi csapata állította össze és vetette alá kritikai elemzésnek. Az adatbázis a magok szerkezetére és bomlására vonatkozó adatokat tartalmaz, melyek ingyenesen hozzáférhetők bárki számára.

Erős kölcsönhatás  

A kifejezés átértelmeződött a Yukawa ugrás magyar nyelvű idegen lapra óta eltelt évtizedek során. A fordulópontot Gell-Mann ugrás magyar nyelvű idegen lapra kvarkhipotézise hozta. (1) Mai szóhasználatban az ún. színkölcsönhatást értik alatta, mely a fundamentális erők egyike, és olyan „színnel” rendelkező elemi részecskék között működik, mint a kvarkok és a gluonok, melyeket a Standard Modell keretein belül tárgyalnak. Ha valaki az „erős kölcsönhatás” kifejezést használja, és elé teszi a „fundamentális” vagy „az alapvető” jelzőt, akkor biztosak lehetünk abban, hogy a színkölcsönhatásra gondol az illető. (2) Eredetileg a nukleonokat összetartó magerőt értették alatta, melybe nem számít bele a protonok közötti Coulomb-taszítás. Ha ebben az értelemben használja valaki az erős kölcsönhatás kifejezést, akkor illik elé tenni a „reziduális” vagy a „fennmaradó”, ill. a „maradék” jelzőt. Ebben az esetben egyértelmű, hogy az illető a fundamentális erős kölcsönhatásnak arról a „pici” maradékáról beszél, melyet a nukleonokat alkotó három kvark nem köt le egymás között, s amely ezért kissé „ragacsossá” teszi a nukleonokat. Ez a ragacsosság – a rövid hatótávolságú magerő – azonban így is elegendő ahhoz, hogy a nukleonokat stabil atommagokká tapassza össze.


Vissza az abc-hez!

Fékezési (röntgen)sugárzás    ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra  

Ha egy töltött részecske gyorsul (értsd: a sebessége nő, csökken vagy egyszerűen csak az iránya változik, pl. amikor egy nagy töltésű és tömegű atommag közelében elhalad, vagy amikor egy szinkrotron mágneses terében kanyarodik), akkor az elektrodinamika tanítása szerint elektromágneses sugárzás forrásává válik. A keletkező foton energiája a részecske kinetikus energiájából ered, és elvileg 0-tól a teljes kinetikus energiáig bármekkora lehet. A sugárzási teljesítmény azonban fordítva arányos a mozgó részecske tömegének négyzetével, ezért gyakorlatilag csak a gyors (és könnyű) elektronok (pl. a pozitív vagy negatív béta-részecskék, ill. a katódsugárzás) esetében van jelentősége a fékezési sugárzásnak. Minthogy pl. a béta-elektronok energiája igen nagy, a folytonos spektrumú fékezési sugárzás fotonjai is jórészt nagy energiájúak, azaz egy fajta röntgensugárzás keletkezik. Érdekes, hogy az angol nyelv mind a röntgensugárzás (X-rays), mind a fékezési sugárzás (bremsstrahlung) elnevezésében a német hagyományt őrzi. Röntgen maga ui. X Strahlen-ként hivatkozott az általa felfedezett sugárzásra, míg a Bremsstrahlung fékezési sugárzást jelent. A kozmikus eredetű, igen nagy energiájú fékezési sugárzás fotonjait általában nem röntgenfotonoknak, hanem gamma-fotonoknak nevezik. A belső fékezési sugárzás a béta-sugárzások gyakorlati szempontból kevéssé fontos velejárója. A „belső” jelző arra utal, hogy a foton az átalakuló mag bomlásából meríti az energiáját. Az elektronbefogás esetében pl. a foton energiája bármekkora lehet 0 és QEC között (a legvalószínűbb érték QEC/3 körül van). Ilyenkor a neutrínónak ennyivel kevesebb energia jut a bomlásból.

Felezési idő   ugrás saját lapra Javával  

Az a radionuklidonként változó T1/2 időtartam, amely múltán egy adott mintában lévő nagyszámú radioaktív atom (mondjuk N0 darab) fele elbomlik, azaz a számuk megfeleződik (vagyis N0/2-re csökken). A tapasztalat szerint a felezési idő nem függ attól, hogy egy adott radioaktív minta fölött hány felezési idő telt el már. Ez azt jelenti, hogy egy még elbomlatlan radioaktív atom további „életkilátásai” egyáltalán nem függnek attól, hogy korábban mennyi időt élt meg. Ezt szokták a radioaktív atomok „örökifjú” tulajdonságának nevezni, melyben mi, többi halandók, nem osztozunk. Ez a tulajdonság – a valószínűség-számítás nyelvére lefordítva – azt jelenti, hogy a radioaktív atomok (és ugyanúgy a gerjesztett elektronállapotok is) exponenciális élettartam-eloszlásúak. Ez az eloszlás a valószínűség-számítási háttere az exponenciális bomlástörvénynek is. Az eddig tanulmányozott nuklidok felezési ideje jellemzően 1 femtoszekundumtól (1 fs = 10-15 s) a végtelenségig terjed (stabil nuklidok). (Lásd a felezési idők eloszlását a ugrás saját lapra nuklidtérképen .) A primordiális radionuklidok közül a 238U felezési ideje ~4,5 milliárd év (4,5×109 a), ami kb. megfelel Földünk korának. Ez azt jelenti, hogy a bolygónk anyaga által egykor magába gyűjtött 238U atomok közül minden második ma is megvan még, és épp olyan jó egészségnek örvend, mint „új” korában (ami persze nem óvja meg egyiket sem a véletlenszerű gyors haláltól). A felezési idő nemcsak a mintában lévő atomok számára „működik”, hanem a minta aktivitására is.

Félvezető detektor  

A félvezető detektorok működése azon alapszik, hogy a tiszta Ge és Si normális körülmények között alig tartalmaz töltéshordozókat, melyek az adott esetben pozitív lyukakat és negatív elektronokat jelentenek. A félvezetőkben a vegyértéksávot a vezetési sávtól elválasztó „tiltott zóna” csak néhány elektronvoltnyi, ezért a detektorba jutó sok ezer elektronvoltos sugárrészecske rengeteg elektron gerjesztéséhez elegendő, melyek a vezetési sávba kerülve kis feszültségkülönbség hatására is mérhető áramimpulzust keltenek. Az áramimpulzus nagysága arányos a detektorban keletkezett gerjesztések számával, s ennélfogva az elnyelődött energiával. Kedvező esetben a részecske teljes energiája elnyelődik, ezért az ilyen detektorok kiválóan alkalmasak a részecskeenergia meghatározására. Ez az oka annak is, hogy a mai gamma-spektroszkópia alapvetően nagytisztaságú germánium detektorokra épít (HPGE).

Fermionok  

A fermionok olyan részecskék, amelyek spinje fél egész érték – ellentétben a bozonokkal. Az elemi részecskék közül a kvarkok és a leptonok tartoznak ebbe a csoportba. Az utóbbiak képviselője az elektron is, melynek spinje ½. Az elektronról minden kémikus tudja, hogy engedelmeskednek a Pauli-féle kizárási elvnek. Ez igaz a többi fermionra is. A fermionok arról kapták a nevüket, hogy az ún. Fermi–Dirac-statisztika érvényes rájuk. A fogalmat összetett részecskék esetében is értelmezik. A hadronok közül a barionok tartoznak a fermionok közé. A nukleonok például ½ spinűek, akárcsak az elektron.

Feynman-diagram   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás angol nyelvű idegen lapra  

A Feynman-diagramot olyan gyakran használják a részecskefizikusok, hogy legalább egy picit értenünk kell, hogy mi a lényege. Hosszas magyarázgatás helyett készítettem egy popup animációt a neutron béta-bomlásáról. Ezen a függőleges tengely az időt méri, a vízszintes pedig a távolságot, ill. a térkoordinátát érzékelteti. A nyilak tehát nem a mozgásirányt jelölik, hanem valami mást. Nevezetesen: az antirészecskék úgy mennek, mintha jönnének, ti. a nyiluk ellentétesen mutat a mozgásukkal. (Hogy miért, az maradjon a fizikusok titka.) Mindazonáltal ez a szemléletesítés nem része a Feynmam-diagramnak.
A Flash prezentáció már a standard konvenciót követi, szemléletesítés nélkül. Ezen az idő balról jobbra telik, a gráfok élei részecskék absztrakt szimbólumai, a gráf csúcsai az összefutó éleknél a kölcsönhatás időpontját fejezik ki. Tehát az élek vízszintestől eltérő iránya sem a sebességre, sem az impulzusra nem ad támpontot. Azoknak, akik tudnak angolul, ajánlom a CERN ismeretterjesztő oldalát ugrás angol nyelvű idegen lapra mint jó bevezetőt.

Forró atom  

A radioaktív bomlás egyik mellékhatása, különösen az α-bomlásé és a spontán hasadásé, hogy a keletkező leánynuklid(ok) hatalmas energiával lökődnek vissza. A jellemző visszalökődési energiák hőmérséklet-egyenértéke csillagászati. Ezért ezekre az atomokra olykor forró atomként hivatkoznak.

Fotoeffektus   ugrás magyarázólapra Javához   ugrás saját lapra  

Leegyszerűsítve a folyamat sémája ez: foton + atom = ion + elektron. (1) Nagy fotonenergiákra leszűkítve (sugár–anyag kölcsönhatás): olyan rugalmatlan „ütközési” esemény egy nagyenergiájú (röntgen- vagy γ-) foton és egy atom között, melyben a foton megszűnik létezni, egy erősen kötött elektron pedig kilökődik az elszakított atomi kötelékből. A fotonenergiának természetesen meg kell haladnia az elektron kötési energiáját. A foton energiája tehát részben a kötés felszakítására fordítódik, a maradéka pedig kinetikus energia formájában jelenik meg, melyen a kilökött fotoelektron és az atom (valójában: egy pozitív ion, egy belső elektronhéjon lévő lyukkal) osztozkodik az impulzusmegmaradás szabályai szerint. A fotoeffektus bekövetkezési valószínűsége erősen nő az abszorber (vagyis az atom) Z rendszámával (~Z4 - Z5), míg a foton energiájával meredeken csökken (~1/E3 - 1/E3,5). Ezért a γ-detektorok anyagául nagy rendszámú elemek a megfelelőbbek. (2) A fotoeffektus (fényelektromos hatás) kis fotonenergiáknál is fellép pl. fémekben, melyek esetében kicsi az elektron kilépési munkája, s ezért már az UV, ill. a látható fény fotonjai is elég energiával rendelkeznek egy-egy elektron „kiütéséhez” . Ennek a hatásnak az értelmezése vezette Einsteint a foton létezésének feltételezésére. A kisenergiájú fotoeffektusnak a szcintillációs detektorok esetében is fontos szerep jut, hiszen a fényelektromos sokszorozó fotokatódjának működése épp ezen alapszik.

Foton   A foton szimbóluma a saját gif-animációkban  

A fénysebességgel (c) mozgó, 0 tömegű fotonok (γ) az elektromágneses tér kvantumai, ill. a végtelen hatótávolságú elektromos kölcsönhatás (Coulomb-erő) közvetítő részecskéi. Mint minden fundamentális erőt közvetítő elemi részecske a Standard Modellben, a foton is bozon, melynek h/(2π) egységben 1 a spinje, nem pedig ½ mint az elektroné és az összes fermioné. A foton energiája az elektromágneses sugárzás frekvenciájával arányos (E = ). Zérustömegű részecske létére impulzusa is van, de az nem az energia négyzetgyökével, hanem közvetlenül az energiával arányos (p = E/c = /c = h/λ) a relativitáselmélet szerint.

Fúzió, fúziós reaktor   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Javával   ugrás saját lapra Flash-sel  

A fúzió lyan magreakció, mely két mag egyesülését eredményezi egy nagyobb maggá. Beleértik azt az esetet is, amikor az egyesülés során egy kisebb részecske leszakad, mint pl. a ugrás saját lapra deuteron és a triton fúziója a He-4 magjává, amikor egy neutron is keletkezik. Ez a reakció az első számú jelölt mint a jövő fúziós reaktorainak energiatermelő folyamata. A fúziós reaktor legreményteljesebb dizájnja a tokamak ugrás magyar nyelvű idegen lapra, melyet szovjet kutatók és mérnökök fejlesztettek ki az 1950-60-as években. (Az elnevezés egy orosz kifejezés rövidítése: toroidalnaja kamera v magnyitnüh katuskah, ami kb. azt jelenti, hogy „toroidális kamra mágneses tekercsben”.) Többlépcsős fúziós folyamatok táplálják a hidrogénégést a Napban és a héliumégést a vörös óriásokban, amivé a Nap is válik kb. 5 Ga múlva. (Jelenleg a Nap, akárcsak a Föld és az egész Nap-rendszer, kb. 4,5 Ga korú.)


Vissza az abc-hez!

Gamma–anyag kölcsönhatás  ugrás saját lapra Flash-sel  

A nagyenergiájú elektromágneses sugárzásnak három fontos kölcsönhatási módja ismert az anyaggal. Ezek a fotoeffektus (gamma és röntgen), a Compton-effektus (gamma és röntgen), valamint a mag vagy elektron segítségével lejátszódó párképződés (gamma). A sugárnyaláb gyengülését (a Labert–Beer-törvényhez hasonló) exponenciális függvény írja le valamely homogén anyagban megtett x távolság függvényében: I = I0∙eμx, ahol a μ lineáris sugárgyengítési együttható a megfelelő kölcsönhatásokból egyszerű összegzéssel adódik: μ = μf+μC+μp. Maguk a komponensek elég bonyolultan ugrás saját lapra függnek az abszorber rendszámától és a sugárzás energiájától.

Gamma-bomlás  

A gerjesztett állapotú magok előbb-utóbb (inkább előbb mint utóbb) exponenciális élettartam-eloszlás szerint alacsonyabb állapotba mennek át. Ha az alacsonyabb állapotot ugyanaz az N-Z kombináció jellemzi, akkor gamma-bomlásról beszélünk. A γ-bomlás egy vagy több lépésben végül is az adott N-Z kombinációjú mag alapállapotához vezet. A gamma-bomlás „alapértelmezése” a γ-emisszió, amikor is a mag gerjesztési energiáját egy elektromágneses kvantum viszi el. (Ez megfelel annak, amikor az elektronátmenet UV vagy karakterisztikus röntgensugárzás kíséretében megy végbe.) A másik gyakori lehetőség a gamma-bomlásra a belső konverzió, amikor egy héjelektron viszi el a gerjesztési energiát. (Ez viszont az Auger effektussal analóg, amennyiben ott is egy héjelektron viszi el a belső elektronhéjon lévő lyuk betöltődésekor felszabaduló energiát egy foton helyett.) Végül, ha a gerjesztési energia nagyobb, mint 2mec2 = 1022 keV, akkor a gamma-bomlás nukleáris/belső párképződéssel is végbemehet. Ebben a folyamatban egy pozitron-elektron pár keletkezik, akárcsak a gamma–anyag kölcsönhatás egyik esetében (mag vagy elektron által elősegített párképződés). Ez is egylépéses folyamat, akárcsak a belső konverzió.

Gamma-rezonancia emisszió és abszorpció  

Aki atomi pektrumokról hallott (melynek magyarázata során egy gerjesztett atom legerjesztődésekor keletkező foton energiáját hallgatólagosan azonosnak tekintik a gerjesztő fotonéval), természetesnek venné, hogy amikor egy gerjesztett mag egy gamma-foton emissziójával megszabadul a gerjesztési energiájától, akkor azt a fotont egy ugyanolyan alapállapotú mag nagy valószínűséggel (rezonanciaszerűen) képes elnyelni, s ezáltal ugyanabba a gerjesztett állapotba kerülni, mint a másik mag volt. A foton azonban a mag visszalökődése miatt általában veszít az energiájából, ezért pl.ugrás saját lapra gázban csak ritkán áll elő olyan helyzet, hogy a rezonancia feltételei teljesülnek. ugrás saját lapra Szilárd testben viszont a Mössbauer-effektus révén sokszor még szobahőmérsékleten is egész nagy valószínűséggel teljesülnek a rezonanciafeltételek, mert a fotonemisszió és -abszorpció (a forrás, ill. az abszorber anyagára jellemző) f valószínűséggel (Mössbauer–Lamb-faktor) visszalökődésmentesen következik be. Ez a Mössbauer-effektus, mely fizikai alapját adja a Mössbauer-spektroszkópia módszerének.

Gamma-spektrum, γ-spektroszkópia  ugrás saját lapra  

Ha egy γ-sugárzó preparátumot megfelelő energiaérzékeny detektorral vizsgálunk, akkor minden észlelt foton akkora jelet vált ki (detektorválasz), melynek nagysága (amplitúdója) arányos azzal az energiarésszel, amelyet az illető foton – különböző kölcsönhatások folytán (Compton-effektus, fotoeffektus, párképződés stb.) – a detektor érzékeny térfogatának átadott, ill. ami az átadott energiából ténylegesen elnyelődött. A detektorjeleket mérés közben amplitúdóanalízisnek vetik alá. Ennek eredményeképpen egy sokcsatornás analizátor csatornáiban (azaz mondjuk 4096 db, egész számok tárolására alkalmas memóriarekeszben) egy olyan számsorozat bontakozik ki a mérés folyamán, mely a csatorna(sor)szám függvényében ábrázolva megadja a jelek amplitúdóeloszlását. (Tudniillik amplitúdóanalízis üzemmódban a csatornák mindegyike egy-egy szűk amplitúdóintervallumot fed le az összes csatorna által egyenletesen lefedett teljes amplitúdótartományból.) Ez az eloszlás energiakalibráció segítségével gyakoriság–energia grafikonná, azaz energiaeloszlássá konvertálható. Ez az energiaeloszlás a gamma-spektrum, de szokás a gyakoriság–amplitúdó és a gyakoriság–csatornaszám diagramra is így hivatkozni (kalibrálatlan γ-spektrum). Analitikai szempontból (pl. NAA) a spektrum legfontosabb részei az ún. fotocsúcsok, melyeket manapság inkább teljes energiájú csúcsoknak neveznek arra utalva, hogy a jelnagyság a detektált foton teljes energiáját tükrözi. A fotocsúcs elnevezés a fotoeffektusra utal, mely során a nagyenergiájú foton energiája lényegében egyetlen lépésben adódik át egy (foto)elektronnak, amely ütközések stb. révén villámgyorsan szétosztja a kapott energiát a detektor anyagában, mely ideális esetben akkora detektorválaszt (impulzust, jelet) ad ki, melynek nagysága (amplitúdója) arányos lesz a fotoelektron teljes energiájával és ezáltal a fotonéval is. A gamma-spektrum teljes energiájú csúcsainak elhelyezkedéséből (energia) és nagyságából (a csúcsot alkotó összes nettó beütésszám) következtetni lehet arra, hogy milyen radionuklidok milyen mennyiségi arányban fordultak elő a mintában, hiszen a radionuklidok gamma-sugárzása ugyanúgy árulkodik egy-egy nuklid jelenlétéről, mint a karakterisztikus röntgensugárzás egy-egy eleméről. Lényegében erről szól a gamma-spektroszkópia.

Gamma-sugárzás, gamma-emisszió   A foton szimbóluma a saját gif-animációkban   ugrás saját lapra  

Gamma-sugárzás alatt kétféle dolgot értenek: (1) egy folyamatot, nevezetesen valamely gamma-bomló mag fotonkibocsátását, vagyis a HOPP animációja által szemléltetett γ-emissziót, továbbá az ilyen folyamatban keletkező (γ-)fotonokat az energiájuktól függetlenül; valamint (2) bizonyos fajta nagyenergiájú elektromágneses sugárzásokat, melynek energiája a karakterisztikus röntgensugárzásokét (< ~100 keV) lényegesen meghaladja. A magból eredő, diszkrét energiaeloszlású elektromágneses sugárzást egyetlen szakember sem nevezi röntgensugárzásnak: az ilyent mindenki gamma-sugárzásnak hívja. Néha gamma-sugárzásnak nevezik az 511 keV-es annihilációs sugárzást is, noha annak az eredete jól ismert, és nem magátmenetből származik. A különböző elektromágneses sugárzások fotonenergiáit mutató ugrás saját lapra logaritmikus séma segít elhelyezni a tipikusnak mondható (gamma-bomlásból származó) gamma-sugárzást (1-2 MeV) a többi elektromágneses sugárzás között, és egyben konkrét példákat mutat olyan gamma-sugárzó nuklidokra, melyek fotonenergiája az UV-B határát súroló ~5 eV-től (nukleáris fény) egészen a ~10 MeV-es felső határig terjed. A kozmikus sugárzásban 10 GeV energiájú fotonok is előfordulnak. Ezeket, noha nagyenergiájú ionok fékeződéséből erednek, nem pedig magátmenetből, a szakirodalom általában gamma-sugárzásnak nevezi, nem pedig fékezési röntgensugárzásnak.

Gáztöltésű detektorok  ugrás saját lapra Flash-sel  

Lényegében egy gázzal töltött edény, melynek belsejében egy elektródpár van. A töltőgáz általában valamilyen nemesgáz (He, Ar), melyhez a detektortípustól függően még valamilyen adalékot (pl. metánt, halogéngőzt stb.) is keverhetnek kis mennyiségben. A gázba merülő elektródpár többnyire síkpárhuzamos (pl. az ionizációs kamrák egy része) vagy koaxiális. Az utóbbi esetben a külső, hengeres vagy spirálrugógoz hasonló elektród a negatív: ez gyűjti ki a gázból az ionizáló sugárzás hatására keletkezett pozitív ionokat, míg a szimmetriatengelyben elhelyezkedő pozitív fémszál az elektronokat szippantja magához. Egyes típusokban a gáztöltés a gyártás során kerül a detektorba (pl. GM-csövek), más típusokban (pl. proporcionális számlálók) folyamatosan áramló gázt használnak, hogy az ionizáció és a jelkialakulás feltételei ne változzanak. A felhasználástól függően a gáztartályon lehet egy vékonyka „ablak” is (pl. végablakos GM-cső), hogy a kis hatótávolságú α- vagy β-részecskék is be tudjanak jutni a detektorba. Az elektródok közötti feszültségkülönbség jellemzően ebben a sorrendben nő: ionizációs kamra < proporcionális számláló < GM-cső.

Geiger–Müller-számláló (GM-cső)  ugrás saját lapra Flash-sel  

Gáztöltésű detektor, mely egy vékony anódszálat és egy azt körülvevő hengerpalástszerű katódot tartalmaz. Ha a berendezésre rákapcsoljuk a munkafeszültséget, addig nem folyik áram az elektródok között, ameddig töltéshordozók nem kerülnek a normálisan szigetelőként viselkedő nemesgáz alapú keverékbe. Ha a detektorba ionizáló részecske jut, akkor az a pályája mentén nagy számú elektron-ion párt hoz létre, melyek a feszültségkülönbség hatására gyorsulva haladnak a megfelelő elektród felé. Az anódszál felé igyekvő (primer) elektronok annyira felgyorsulnak, hogy közben ionizációk sorozata következik be, s az anód felé lavinaszerű elektronáramlás indul el, egyetlen (negatív) feszültségimpulzust okozva az anódban. Ennek a detektorjelnek a nagysága semmit sem árul el a sugárrészecskéről: sem a fajtája, sem az energiája nem derül ki, csak az, hogy ott volt. A proporcionális detektorral ellentétben tehát a GM-cső csak részecskeszámlálásra jó, energiameghatározásra nem.

Gerjesztési függvény  

A kifejezést többféle értelemben használják a fizikában. Mi egy magreakció hatáskeresztmeteszetének (σ) függését értjük alatta a bombázó részecske energiájától. Grafikus megjelenítés esetében gyakori a log–log ábrázolás, különösen neutronreakciók – pl. a ugrás saját lapra neutronindukált maghasadás gerjesztési függvénye – esetében, melyek hatáskeresztmetszete nagyságrendeket fog át. A ugrás saját lapra neutronreakciók gerjesztési függvénye jellegzetesen különbözik a ugrás saját lapra pozitív ionokkal kiváltott reakciókétól.


Vissza az abc-hez!

Hadronok  ugrás saját lapra Javával   ugrás saját lapra Flash-sel  

A hadronok olyan (régen eleminek nevezett) szubatomi részecskék, amelyek kvarkokból épülnek fel, tehát összetettek. Két osztályukat ismerjük: a mezonokat, melyek egy kvarkból és egy antikvarkból állnak, valamint a barionokat, melyek három kvarkot tartalmaznak.

Hatáskeresztmetszet  

A magreakciók végbementelének valószínűségét jellemző, területdimenziójú mennyiség. A szokásos egysége a barn: 1 b = 100 fm2, ami kb. egy 81Br atommag geometriai keresztmetszetének felel meg. Ha az illető brómmagot céltárgynak használnánk valamely kísérletben, és az a naiv elvárásoknak megfelelően 1 valószínűséggel reakcióba lépne egy pontszerű részecskével, amennyiben az eltalálja (magyarán úgy viselkedne, mint egy fekete golyó a fénnyel szemben), akkor a „hatásos” keresztmetszete (ahogy régebben nevezték a hatáskeresztmetszetet), éppen a geometriai keresztmetszettel, vagyis 1 barnnal lenne egyenlő. Ha nem minden találat hatásos, hanem csak a találatok x%-a, akkor a hatáskeresztmetszet maga is a geometriai keresztmetszet x%-a lesz, ami kézenfekvő, ti. annyit jelent, mintha a céltárgyat a valóságos méreténél kisebb, de teljesen „átlátszatlan” céltárggyal helyettesítettük volna. Ami nem kézenfekvő az az, hogy a hatáskeresztmetszet a geometriai keresztmetszet sokszorosa is lehet. Nemcsak ~négyszerese, mint ezen a ugrás saját lapra gyermekded animáción, hanem akár több ezerszerese is. A csernobili baleset egyik fontos szereplője, a xenonmérgezést okozó 135Xe, pl. ~3 000 000 b hatáskeresztmetszettel fogja be a termikus neutronokat. (Ha ennek alapján akarnánk megítélni a Xe magjának méretét, azt gondolhatnánk, hogy a Xe-mag átmérője 9%-át teszi ki az atomi átmérőnek ugrás angol nyelvű idegen lapra ugrás angol nyelvű idegen lapra, vagyis ~2000-szer akkorának becsülnénk, mint amekkora valójában!) A ugrás saját lapra neutronokkal és a ugrás saját lapra pozitív ionokkal kiváltott magreakciók energiafüggése, melyet gerjesztési függvénynek hívnak, jellegzetesen különbözik egymástól. Lásd a differenciális hatáskeresztmetszetet is.

Helicitás  

Egy részecske spinjének és haladási iányának kapcsolatát fejezi ki. Csak nulla tömegű (pl. foton) vagy nagyon könnyű részecskék (pl. elektronneutrínó) rendelkeznek meghatározott (saját) helicitással. A pozitív helicitás (jobbkezesség) azt jelenti, hogy a spin a mozgás irányába mutat, mint a foton és az elektron-antineutrínó esetében. A negatív helicitás (balkezesség) esetében a spin ellentétes a mozgás irányával. Ez a helyzet pl. az elektronneutrínóval. A helicitás kémiai megfelelője a kiralitás.

Héliumégés  

Ha egy csillag maghőmérséklete eléri a 100 millió fokot, akkor három ütköző héliummag egyetlen 12C maggá egyesülhet. Ez a ugrás saját lapra tripla-alfa folyamatnak nevezett fúzió a bevezető lépése a vörös óriásokat „működtető” héliumégésnek, mely a 16O magnál gyakorlatilag elakad, ti. a 20Ne képződési esélyei már igen csekélyek, nem beszélve a 24Mg-éról és a 28Si-éról. Valójában a tripla-alfa folyamat is két lépésben megy végbe, melyeknek igen gyorsan kell követniük egymást. Először két 4He mag áll össze egy röpke pillanatra (T1/2 = 0,1 fs) egy 8Be „egységgé”. Csakhogy 0,1 fs elég hosszú idő ahhoz, hogy olykor-olykor egy harmadik 4He mag vetődjön arra, mielőtt a 8Be ismét ugrás saját lapra szétesne, és így megszülethessen belőlük a stabil 12C mag.

Hidrogénégés  

A Napunkat is tápláló hidrogénégés alatt négy hidrogénmag (proton) egyesülését értjük egyetlen héliummaggá (két proton és két neutron), miközben két pozitron és két neutrínó is keletkezik. A folyamat természetesen ugrás saját lapra nem egyetlen négyes ütközésben zajlik, hanem több lépésben. A reakciólépések sorozata függ az illető csillag tömegétől, maghőmérsékletétől és sűrűségétől. A Napban zajló jellemző folyamatot proton-proton láncnak (PP) hívják. A Napnál nagyobb tömegű csillagokra a CNO ciklus a jellemző módja a hidrogénégésnek.

Hőmérséklet „energia-egyenértéke”  ugrás saját lapra Javával   ugrás saját lapra Javával  

Az asztrofizikával és a termonukleáris reakciókkal foglalkozó szakemberek a hőmérsékletet gyakran elektronvoltban (eV) adják meg kelvin (K) helyett. Az átszámítás alapja az E = kT összefüggés, mely egy olyan gázrészecske kinetikus energiáját jelenti, amelyik egy T hőmérsékletű gázban épp a legvalószínűbb sebességgel mozog (k a Boltzmann-állandó). Az „átváltási ráta” szinte hihetetlenül magas: 1 eV-nak kb. 11600 K felel meg! Másrészt 100 MK mindössze ~8621 eV, ami kevesebb, mint a 29Cu K elektronjainak kötési energiája (EK = 8979 eV). Az átszámítás értelmezéséhez vegyük figyelembe, hogy az átlagos kinetikus energia másfélszer akkora (ti. 3kT/2), a legvalószínűbb energia ugrás angol nyelvű idegen lapra pedig csak fele akkora (ti. kT/2), mint a „hivatalos” átváltási érték.

Hőmérsékleti sugárzás, Hertzsprung–Russell-diagram  ugrás magyarázólapra Flashhez   ugrás saját lapra Javával   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Flash-sel  

Egy csillag „felületi” hőmérsékletét az általa kibocsátott folytonos spektrumú elektromágneses sugárzás intenzitáseloszlásából – leegyszerűsítve: a fény színéből – lehet megállapítani. A hőmérsékleti sugárzás van a háttérben akkor is, amikor a kovács az izzó vas színéből következtet arra, hogy elég meleg-e az a megmunkáláshoz. Minél „hidegebb” színű a fény (kékes), annál forróbb a test. A „melegebb” szín (vöröses) hidegebb sugárzó testet jelez. Az ún. abszolút fekete test sugárzási teljesítménye/intenzitása rohamosan növekszik a hőmérséklettel. Ez összhangban van azzal, ahogy a Hertzsprung–Russell-diagram esetében az azonos méretű csillagok fényessége (luminozitása) növekszik a csillag felületi hőmérsékletével. (A fősorozat csillagai, melyek közé a Nap is tartozik, gyorsabban „fényesednek”, mert a forróbb csillagok nagyobbak.)


Vissza az abc-hez!

Idő–energia határozatlanság  magyar nyelvű saját pdf letöltése  

Extrém rövid élettartamú állapotok esetében a felezési időt, ill. a közepes élettartamot gyakran nem időegységben adják meg az adatbázisok, hanem az ún. állapotszélességgel vagy nívószélességgel jellemzik. Ezt az energiadimenziójú mennyiséget a nukleáris és rokon területeken elektronvoltban mérik. A háttérben a τΓ = h/(2π) „idő–energia határozatlanság” áll, ahol τ az exponenciális élettartameloszlású állapot közepes élettartama, Γ az energiaállapot bizonytalanságát kifejező félértékszélesség (FWHM), h pedig a Planck-állandó. Ennek megfelelően a felezési idő és az állapotszélesség megfeleltetése a következő: T1/2 / fs ↔ 0,456 / (Γ / eV). (Vagyis, ha az elektronvoltban mért állapotszélesség reciprokát 0,456-tal szorozzuk, akkor megkapjuk az állapot bomlásának femtoszekundumban mért felezési idejét.)

Ionizációs kamra  ugrás saját lapra Javával  

Az ionizációs kamra a gáztöltésű detektorok „alaptípusa”. A legegyszerűbb dizájn lényegében két párhuzamos síkelektródot jelent, mely között valamilyen (nemes)gáz van. Az elektródok közé feszültséget kapcsolnak. Alaphelyzetben semmi sem történik, hiszen a gázok nem vezetik az áramot. Az elektródok közé jutott sugárrészecske viszont elektron-ion párok sokaságát hozza létre, amit áram-, ill. feszültségimpulzusként észlel a készülék. Egy-egy ilyen impulzus egy-egy részecske detektálását jelenti. A feszültséget jellemzően úgy állítják be, hogy az elektron-ion pároknak ne legyen idejük rekombinálódni, mert így nagyobb lesz a jel. A feszültségkarakterisztikát lásd a gáztöltésű detektoroknál. A hengeres dizájn egyik modern alkalmazása a 4 mm vastag és akár 1 m hosszú „szalmakamra”, mely kazalszámra fordul elő az LHC ATLAS detektorának belső részében, egyik komponensként szolgálva a nagyenergiájú proton-proton ütközésekben keletkező töltött részecskék nyomdetektálását.

IUPAC Gold Book (Arany könyv)  

Ebben az angol nyelvű elektronikus könyvben ugrás angol nyelvű idegen lapra majdnem minden (mag)kémiai fogalom hivatalos definíciója megtalálható.

Izobárok  ugrás saját lapra Flash-sel

Olyan nuklidok, amelyek tömegszáma azonos, vagyis ugyanannyi nukleonból áll a magjuk, csak más-más az összetételük. A különböző izobárok tehát más-más elem egy-egy izotópját jelentik. Páratlan tömegszám esetében legfeljebb egy stabil izobár nuklid létezik. Páros tömegszám esetében lehet 1, 2, sőt ritkán akár 3 stabil izobár is, de több nem. Ezzel szemben a stabil izotónok és izotópok száma több is lehet, és függ az illető nukleonfajta páros vagy páratlan számától. Ezek a különbségek azzal kapcsolatosak, hogy nem a nuklidok mint olyanok rendeződnek héjakba, hanem külön a neutronok, és külön a protonok.

Izomerek (magizomerek)  

Egy adott Zp+Nn összetételű magnak számtalan gerjesztett állapota lehetséges az alapállapoton kívül. (Kivétel a deuteron, mely csak alapállapotban létezik.) Amennyiben egy ilyen gerjesztett állapot élettartama elég hosszú, hogy megfigyelhető legyen, akkor a IUPAC/IUPAP állásfoglalása értelmében a gerjesztett magú atomfajtát önálló nuklidnak kell tekinteni. (A IUPAC a sokak által vitatott megfigyelhetőséget valószínűleg ki fogja venni a nuklid definíciójából: http://www.iupac.org/web/ins/2010-030-1-500.) Az izomerek számára nincsenek külön cellák a nuklidtérképen, vagyis ugyanúgy egy-egy cellán osztozkodnak, mint az izotópok a periódusos táblázatban. Az izomerek általában gamma-bomlással mennek át az alapállapotba vagy egy alacsonyabb gerjesztett állapotba, de az is előfordul, hogy az izomer máshogy bomlik el (olykor az alapállapottól is eltérően, ha az maga is radionuklid). A nagyobb mágikus számok környezetében általában gyakoribbak a hosszú élettartamú magizomerek.

Izotónok  

Két vagy több nuklid, melyeknek azonos a neutronszáma, de eltérő a rendszáma és a tömegszáma. A különböző izotónok tehát más-más elem egy-egy izotópját jelentik. A páros neutronszámú nuklidok között több stabil izotón van, mint a páratlanok között.

Izotópok  

Két vagy több nuklid, melyeknek azonos a rendszáma, de eltérő a tömegszáma (és a neutronszáma). A különböző izotópok tehát mind ugyanazt a a kémiai elemet jelentik. Másképpen fogalmazva: egy adott elem különböző izotópjai mind ugyanannyi protont, de eltérő számú neutront tartalmaznak a magjukban. A természetben előforduló elemek rendszerint izotópkeverékek. Az izotópösszetételt kifejező atomtörtet, ill. százalékot természetes izotópgyakoriságnak nevezik. A mágikus rendszámú ónnak van a legtöbb stabil izotópja. A páros rendszámú elemeknek általában ugrás saját lapra több stabil izotópja van, mint a páratlan rendszámúaknak.

Izotópgyakoriság (természetes)  

Egy elem természetes izotópösszetétele atomszázalékban vagy atomtörtben kifejezve (azaz 100-ra, ill. 1-re normálva). Az egyes izotópok gyakorisága nem tükrözi hűen a stabilitási viszonyaikat. Példa ere a nikkel, melyen belül a 62Ni izotóp (minden nuklid között a legstabilabb) csak ~4%-ot tesz ki


Vissza az abc-hez!

Jódprofilaxis  

Nukleáris baleset következtében többek között radioaktív 131I kerülhet a levegőbe, mely végül az ember pajzsmirigyében dúsulhat fel, s azt károsíthatja. Ennek megelőzése céljából (profilaxis) egy fajta „hígításos” módszert használnak, mely „jódtabletta” beszedéséből áll. A természetes jód (100% stabil 127I) ugyanis megfelelően nagy mennyiségben adagolva (például KI vagy KIO3 formájában) csökkenti a pajzsmirigyben a többi jódizotóp felvételét, ill. kiszorítja onnan a már felvett radioizotópokat.


Vissza az abc-hez!

Katódsugárzás   ugrás idegen lapra Javával   ugrás idegen lapra Flash-sel  

Elektronsugárzás, mely akkor keletkezik egy ritkított gázzal töltött zárt üvegedényben (katódsugárcsőben), amikor a benne lévő két elektród között feszültségkülönbséget létesítenek. A feszültség hatására – a 19. századi felfedezők bámulatára – láthatatlan sugárzás lépett ki a negatív katódból, amelynek hatását különböző trükkökkel láthatóvá lehetett tenni. Ez volt a katódsugárzás, mely elektromos és mágneses tér hatására eltérül, amit később az oszcilloszkópokban, tévékészülékekben és számítógép-monitorokban ki is használtak. Ezek lettek ugyanis a hajdani Crookes-cső (ma már nem annyira) modern változatai.

Késleltetett neutron vs. prompt neutron  

A reaktortechnikában kétfajta neutront különböztetnek meg. Az egyik a prompt neutron. Ezek közvetlenül az U-235 neutronbefogása révén keletkező U-236 két hasadványából szakadnak le lényegében a maghasadással egyidejűleg. A hasadványok sokféleségével is összefügg, hogy átlagosan kb. 2,5 prompt neutron jut minden hasadásra. Ha a reaktor prompt kritikussá válik, akkor ezek a neutronok elektronikai eszközökkel szabályozhatatlan, exponenciális láncreakciót indítanak el, ami nem kívánatos. Ha a reaktor szubkritikus, akkor a prompt neutronok keltette láncreakció elszunnyadna, ha nem lennének késleltetett neutronok, melyek fizikai értelemben a hasadványok, ill. hasadási termékek ugrás saját lapra béta-késleltetett neutronbomlásának termékei. Mivel ezek keletkezési sebessége a megfelelő β-bomlások felezési idejétől függ, a láncreakció kifejlődési sebessége ennek megfelelően lelassul, ezért hosszabb idő van a beavatkozásra, vagyis a reaktor működése elektronikai eszközökkel szabályozhatóvá válik. (Természetesen ezek az elektronikai eszközök maguk olyan fizikai paramétereket állítanak, melyek a késleltetett neutronok miatt elnyújtott időskálán hatékonyan tudják finomszabályozni a kritikusságot.)

Klaszterbomlás, nehézion-emisszió   ugrás saját lapra Flash-sel  

A klaszterbomlás léte – C, O, Ne, sőt Mg magok kilökése egy nehéz magból – tulajdonképpen megnyugtató válasz a következő kérdésre. Ha egy nehéz mag kettészakadhat két összemérhető részre (spontán hasadás), és lehetséges az α-bomlás is (vagyis egy He mag kilökése), akkor hogyhogy nincsen a kettő között semmi? A válasz az, hogy van, de ezek a folyamatok sokkal valószínűtlenebbek, mint az α-bomlás, mely esetében a bomlást akadályozó Coulomb-gát jóval alacsonyabb, és még az sem megy alagúthatás nélkül..

Konverziós elektron  

A gamma-bomlás egyik változatában (az elektronkonverzió vagy belső konverzió során) nem egy gamma-foton, hanem egy héjelektron (jellemzően egy K elektron) viszi el a mag gerjesztési energiáját. Ennek a konverziós elektronnak a kinetikus energiája az elektron eredeti kötési energiájával kisebb, mint a gerjesztési energia, ill. mint az alternatív folyamatban keletkező gamma-foton energiája. Ebből következik, hogy a konverziós elektronok energiaspektruma diszkrét vonalakból áll, ellentétben a folytonos béta-spektrummal.

Kormeghatározás, radiometrikus   ugrás magyarázólapra Javához   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Flash-sel  

A radiometrikus kormeghatározás alapjaiban egyszerű, részleteiben azonban bonyolult módszerek összessége kőzetek vagy szerves maradványok korának meghatározása. Az időmérés alapja az exponenciális bomlástörvény, mely egy adott radionuklid és bomlásterméke esetében lehetővé teszi azt, hogy akár ezek arányából, akár a radionuklid mennyiségéből következtetni lehessen arra, hogy mennyi idő telt el azóta, amikor az illető arányt, ill. mennyiséget ismertnek feltételezhetik. Ezek a feltételezések geológiai stb. ismereteken nyugodnak, vagyis speciális szakértelmet igényelnek. A kormeghatározás időmérő eszköze tehát egy radioaktív bomlás. Az óra sebességét a radionuklid felezési ideje szabja meg. Egy adott radionukliddal csak meghatározott időhatárok között lehet optimálisan vagy egyáltalán időt mérni, hiszen az órának nem szabad lejárnia mérés közben, és az sem jó, ha túl lassan jár a mérendő időhöz képest, mert a változás észrevehetetlenül kicsi lehet. Természetesen az órát működtető radionuklidnak kezdettől fogva benne kell lennie abban az anyagban, amelynek a korát meg akarjuk határozni. Ez nyilván leszűkíti a választás lehetőségét, hogy milyen órát használjunk. Például az ún. történelmi kormeghatározás alapja a radiokarbon (14C), egyrészt mert ennek a felezési ideje (5700 év) történelmi időléptékű, másrészt széntartalmú maradványok gyakran akadnak a történelmi leletek között. Első hallásra furcsának tűnhet, hogy bár az óra maga a radioaktív bomláson alapszik, az óra leolvasása jellemzően nem nukleáris módszerrel (pl. aktivitásméréssel) történik, hanem pl. tömegspektrometriával. Így van ez a radiokarbonos módszerrel is, ahol a 14C / 12C atomarányt nagyon pontosan meg lehet határozni, míg a β-bomló 14C lágy sugárzása (Eβ = 156 keV) nehezen mérhető. A geológiai kormeghatározás jellemzően a Föld korával (4,5 Ga) összemérhető felezé idejű radionuklidokra épül, mint pl. a 238U.

Ködkamra   ugrás saját lapra Flash-sel  

A ködkamra mindkét alaptípusa (diffúziós ugrás magyar nyelvű idegen lapra, ill. expanziós) azon az ismert tényen alapszik, hogy ha a gőzhalmazállapotból kiindulva (a hőmérséklet és/vagy a nyomás változtatásával) elérjük a folyadék-gőz egyensúlyt jellemző körülményeket, általában nem fog automatikusan megindulni a cseppképződés. Egy tiszta gőzt sokszor eléggé túlhűtött állapotba kell hozni ahhoz, hogy tényleges ködcseppek jelenjenek meg benne. Az ilyen túlhűtött gőzben a cseppek megjelenését nemcsak a légszennyezettség könnyíti meg, de egy ionizáló sugárrészecske is valóságos „kondenzcsíkot” húz maga után, mely annál vaskosabb, minél nagyobb a részecske ionizáló hatása. Ezért az ilyen berendezésekkel jól demonstrálható a „sugárözön, amelyben élünk”. A buborékkamra lényegében hasonló nyomdetektáló eszköz, csak az a folyadék→gőz irányban működik.

Kötési energia (B), „magé”   ugrás magyarázólapra Flash-hez  

Az idézőjelet az indokolja, hogy ezt a B-vel, EB-vel vagy BE-vel jelölt mennyiséget ugyan a mag kötési energiájaként szokták emlegetni, de a kiszámítása nuklidtömegekből történik, az elektronok kötési energiáját elhanyagolva. (Vagyis csupán igen jó közelítéssel adja meg a mag kötési energiáját.) Annak a fiktív képződési reakciónak a Q-értékét jelenti, mely során a ZXN nuklid Z db. 1H atomból és N db. neutronból létrejön: Z 1H + N 1n → ZXN. Ennek megfelelően: B = [Z∙M(1H) + N∙M( 1n) - M(ZXN)]×931,494 MeV, ahol M a nuklidtömeg. Konkrétan: M(1H) = 1,0078250321 és M(1n) = 1,0086649158. A nuklidok stabilitása szempontjából fontos leszármaztatott mennyisége az egy nukleonra eső (átlagos) kötési energia: B/A.

Közepes élettartam  

Általában véve valamilyen élettartam-eloszlás várható értékét jelenti. Konkrétan az exponenciális élettartam-eloszlás esetében, amely a radionuklidokra és a legkülönfélébb gerjesztett állapotokra (köztük atomi elektrongerjesztésekre is) jellemző, a τ közepes élettartam a λ bomlási állandó reciproka (τ = 1/λ), ill. a T1/2 felezési idővel arányos mennyiség [τ = T1/2/(ln 2)]. Szemléletesen kifejezve: τ az az időtartam, amely alatt valamely radionuklid atomszáma e-ed részére csökken. Tekintve, hogy e > 2, a közepes élettartam nyilvánvalóan hosszabb a felezési időnél (τ > T1/2), de a radionuklidok örökifjú tulajdonságának köszönhetően ugyancsak állandó érték. Nagyon rövid élettartamokat az energiadimenziójú Γ sávszélességgel (természetes vonalszélességgel) is jellemezni szoktak a τΓ = h/(2π) összefüggés alapján.

Kvadrupólusmomentum  ugrás saját lapra Javával   ugrás magyarázólapra Flash-hez  

Az elektromos töltés (skalár) és a dipólusmomentum (vektor) után ez a harmadik legfontosabb elektromos multipólusmomentum. Tulajdonképpen egy tenzor írja le (Q), de az atommag esetében egy területegységben (pl. barn) megadható skaláris mennyiséggel azonosítható (Q), mely a forgási ellipszoidnak tekinthető magok gömbtől való eltérését jellemzi. A hosszúkás magokra Q > 0, a lapított magokra Q < 0, s végül a gömb alakú magokra Q = 0.

Kvarkok   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás magyar nyelvű idegen lapra  

A kvarkok ugrás angol nyelvű idegen lapra az elemi fermionok közé tartoznak, és fontos elemei a Standard Modellnek. Ezek a részecskék mind a négy alapvető kölcsönhatásban részt vesznek, beleértve a színkölcsönhatást (fundamentális erős kölcsönhatás). Jellemző rájuk az ún.kvarkbezárás/színbezárás, ami azt jelenti, hogy igen erősen ragaszkodnak egymáshoz, és csak „színtelen” kombinációkban (pl. három kvark egy barionban piros, kék és zöld = fehér színben, ill. egy kvark és egy antikvark egy mezonban egy-egy kiegészítő szín-antiszín kombinációban) fordulhatnak elő, melyből nem lehet kiszedni őket, mert a végtelen hatótávolságú színkölcsönhatás hatalmas ereje előbb cuppant elő a vákuumból újabb kvarkpartnereket számukra, semmint a régi partnerüktől végérvényesen elszakadnának. A kvarkbezárás az oka annak, hogy az e elemi töltést még mindig eleminek hívhatjuk, holott a kvarkok töltése ebben az egységben 1/3 vagy 2/3, de a színtelen kombinációkban mindig egészet ad.


Vissza az abc-hez!

Láncreakció, nukleáris   ugrás saját lapra Javával   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra  

A neutronindukált maghasadás során neutronok is keletkeznek, általában hasadásonként több is. Ez további hasadásokhoz vezethet, s folyamatos láncreakció alakulhat ki . A láncreakció szabályozott vagy szabályozatlan módon egyaránt bekövetkezhet. A szabályozott láncreakciót energiatermelésre és neutronok előállítására használják fel a nukleáris reaktorokban. A hasadó fegyverek működése a szabályozatlan láncreakción alapul. Az utóbbi esetben a lánc lavinaszerűen erősödve hatalmas robbanáshoz vezet.

Leptonok   ugrás saját lapra  

Az elemi fermionok egyik családja a kvarkok mellett Táblázat. Legrégebben ismert képviselőjük az elektron, melyet már 1897-ben felfedeztek. A hat lepton (ill. az antirészecskéikkel együtt 12) páros családokat alkot. Az egyik egy töltött részecske mint az elektron (müon, tau), a másik egy semleges, melyet neutrínónak hívnak. Az elektron párja az elektronneutrínó, melyet – ha ez nem okoz félreértést – egyszerűen csak neutrínóként említenek. A müon párja a müonneutrínó, a taué a tauneutrínó. A párokra mint családokra vagy generációkra hivatkoznak, melyeket a „zamatuk/ízük” (flavor) különböztet meg egymástól. (A hat kvark ugyancsak párhuzamos három generációt alkot más-más zamattal.) A legkönnyebb család az elektront és a nála legalább 100 ezerszer könnyebb elektronneutrínót foglalja magában. A leptonokhoz az L = 1 leptonszámot rendelik, az antileptonokhoz (pl. a pozitronhoz, az elektron antirészecskéjéhez) az L = -1 értéket. A többi részecske leptonszáma L = 0. A leptonszám megmaradó mennyiség. Például, a magban kötött proton ugrás saját lapra pozitív β-bomlása esetében ezt úgy kell érteni, hogy a
p → n + e+ + νe    [A szabad proton nem bomlik el, hiszen különben a közönséges hidrogén radioaktív lenne!]
folyamategyenlet bal oldalán L = 0, mert az egyetlen részecske, a p proton, barion. A jobb oldalon az n neutron szintén barion (L = 0). Az e+ pozitron antilepton (L = -1), a ν elektronneutrínó viszont közönséges lepton (L = 1). Az összegzés végül itt is L = 0-t eredményez. A leptonszám megmaradása megmagyarázza, mért „kell” a béta-bomlásban elektron/pozitron mellett antineutrínónak/neutrínónak is keletkeznie.

Leválasztási energia (S)  

Szeparációs energiának is hívják. Azt az energiát jelenti, amely ahhoz szükséges, hogy a magból egyetlen meghatározott nukleonfajtát eltávolítsunk. A neutronleválasztási és a protonleválasztási energia értéke egyazon nuklid esetében is eltérő érték, és hogy éppen melyik a nagyobb, az a mag konkrét összetételétől függ.

LHC (Large Hadron Collider)  ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Javával  

2010-ben ez a 27 km kerületű föld alatti berendezéskomplexum a föld legnagyobb gyorsító berendezése. A LINAC-kal és szinkrotronokkal felgyorsított protonokat és nehéz ionokat ütköztetik vele. A CERN létesítnénye, és Svájcban található. Az ütköztető gyűrű abban az alagútban foglal helyet, amely a második évezred utolsó évtizedében működtetett LEP (Large Electron Positron) ütköztetőnek adott helyet.

LINAC   ugrás magyarázólapra Javához   ugrás saját lapra  

A LINAC betűszó lineáris gyorsítót jelent (LINear ACcelerator). Az eredeti készülék, melyet a HOPP-animáció mutat, több egyszerű lineáris gyorsító sorozataként fogható fel, amelyek egymás után ugyanakkora energiaadaggal növelik a rajtuk áthaladó töltött részecskék energiáját . Egy egyszerű lineáris gyorsító ugyanazon az elven alapszik, amely az elektronvolt (1 eV) szemléltetését szolgálja.

Link

Ez a bejegyzés csak egy demonstráció a hivatkozási konvenciókhoz.

Lorentz-erő   ugrás saját lapra Javával   ugrás saját lapra Javával  

Ha egy töltött részecske úgy mozog egy (homogén) mágneses térben, hogy a sebessége nem pontosan párhuzamos a mágneses tér erővonalaival, akkor eltérítő erő hat rá, mely mind a sebességére, mind a mágneses tér irányára (vagyis a B indukcióvektorra) merőleges. A pozitív és a negatív részecskék eltérülési iránya épp ellentétes irányú. Ezt a hatást sok berendezésben kihasználják, így a tömegspektrométerben, a béta-spektrométerben és a ciklotronban is.


Vissza az abc-hez!

Magerő   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás magyarázólapra Flash-hez  

Rövid (néhány fm) hatótávolságú, bonyolult szerkezetű vonzó erőhatás, amely a nukleonokat a magban egymáshoz köti (annak ellenére, hogy a protonok között, a magméretet jellemző pici tartományban, több MeV taszítási energia feszül). A magerők töltésfüggetlenek, azaz a p-p, n-n és n-p nukleonkombinációk ebben a tekintetben nem mutatnak kivételt. A magerők eredetéről bővebben az erős kölcsönhatás (2) értelmezésénél.

Maghasadás  

A maghasadás alatt általában azt a biner folyamatot értik, mely során a mag bármilyen okból két összemérhető nagyságú (de többnyire lényegesen eltérő méretű) részre, ún. hasadványra esik szét, miközben néhány neutron és γ-foton is keletkezik. A hasadás végbemehet magától: ez a spontán hasadás, a radioaktív bomlások egy ritka válfaja, mely az α-bomlással versenyez a legnehezebb magok esetében. (A 238U pl. részben spontán hasadással bomlik.) Nem teljesen indokolatlanul, vannak szerzők, akik bővebb értelemben a gyakori α-bomlást és a ritka klaszterbomlást is a spontán hasadás fajtáinak tekintik, hiszen ilyenkor is két darabra hasad a mag (igaz, erősen aszimmetrikusan). Vannak olyan magok, amelyek maguktól nem hasadnak ugyan, de pl. neutronokkal hasíthatók. Ezt hívják neutronindukált hasadásnak, mely viszont a magreakciók közé tartozik. (A 235U pl. jól hasad termikus neutronokkal.) Hogy a kép teljes legyen: a mag három részre is el tud hasadni. Ez a ritka esemény a terner hasadás.

Mágikus számok  

Az atommag héjmodelljével kapcsolatos fogalom. Ha a neutronok vagy a protonok száma egyenlő valamelyik nukleáris mágikus számmal, az azt jelenti, hogy az illető mag neutronhéja, ill. a protonhéja zárt, ami különleges stabilitással ruházza fel az illető magot. (Ez a zártság megfelel annak, amikor azt mondjuk, hogy a nemesgázok elektronhéja zárt. A nemesgázok elektronszámát lehetne akár Mengyelejev-féle vagy atomi mágikus számnak is hívni, de nem hívja így senki.) Hagyományosan a 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 számokat tekintették (általában) mágikusnak: feltételezve, hogy ezek a protonokra és a neutronokra azonosak. A szupernehéz elemek kutatói feltételezik azonban, hogy 82 fölött ez már nem így van. Protonokra mágikusnak gondolják a Z = 114-et, és neutronokra az N = 126 után az 184-et vélik annak.

Magrádiusz, magsugár  

Az atommag első közelítésben tömör gömbnek tekinthető, melyet szorosan illeszkedő egyforma méretű nukleonok építenek fel. Ezért a magtérfogat a nukleonok A számával (tömegszám) arányos: VN ~ A. Ebből következik, hogy a magrádiusz A harmadik gyökével arányos: RN ~ A1/3. (Különböző kísérletek szerint RNr0 A1/3, ahol r0 ≈ 1,3 fm = 1,3×10-15 m.) Ebből adódóan a mag felszíne a következő arányosságnak tesz eleget: SN ~ A2/3.

Magreakciók   ugrás saját lapra  

Az X(a, b)Y magreakció a laboratóriumi vonatkoztatási rendszerből nézve a következőt jelenti. Az atomreaktorból vagy részecskegyorsítóból kilépő (olykor igen nagy energiájú) „a” bombázó részecske (neutron, proton vagy egy kisebb-nagyobb atommag) eltalálja a nyugvó céltárgyként szolgáló „Xnuklid magját és reakcióba lép vele. A reakció eredményeként végül egy új terméknuklid, „Y”, keletkezik, továbbá a „b”-vel jelölt részecske (ill. részecskék: nukleonok stb., az esetleges gamma-sugárzást is beleértve). Néhány példa magreakciókra: fúzió, hideg fúzió, neutronbefogás, Coulomb-gerjesztés, részecskeátadás, neutronindukált hasadás. Az utóbbit így jelölik: X(n, f).

Magspin  

Az atommag eredő impulzusmomentuma (I, ill. I), mely a nukleonok spinmomentumán kívül azok pályamomentumát is magában foglalja.

Mezonok  

A mezonok a hadronoknak ahhoz a csoportjához tartoznak, amelyek két kvarkból (pontosabban: egy kvarkból és egy antikvarkból) állnak. Minthogy a kvarkok feles spinűek (azaz fermionok), a mezonok egész spinűek, azaz bozonok, hiszen ½ ± ½ vagy 0-t vagy 1-et ad eredményül. A mezonok egyike sem stabil. A nukleáris tudományok szempontjából történetileg a pí-mezon vagy pion (π+, π-, π0) a legnevezetesebb, mert Yukawa elmélete, mellyel a nukleonokat a magban összetartó – akkor még erős kölcsönhatásnak (ma inkább nukleáris erőnek) nevezett – rövid hatótávolságú vonzóerőt értelmezte, ezeket az elektronnál csaknem 200-szor nehezebb részecskéket posztulálta mint erőközvetítőket. Az elnevezés görög eredetű, és a részecsketömeg közepes nagyságára utal. Ez a maga idejében találó is volt, hiszen a „légies” leptonok legismertebb képviselője, az elektron, a mezonoknál sokkal könnyebb, másrészt a „testes” barionok legkönnyebbike, a proton is több mint 10-szer olyan nehéz, mint a pion. (Részletes mezontáblázat itt: ugrás angol nyelvű idegen lapra.)

Mössbauer-spektroszkópia   ugrás saját lapra Javával  

A visszalökődésmentes magrezonancia emisszión és abszorpción (Mössbauer-effektus) alapuló szerkezetvizsgálati módszer.


Vissza az abc-hez!

Neutrínó (elektronneutrínó)  A neutrínó szimbóluma a saját gif-animációkban  ugrás angol nyelvű idegen lapra   ugrás angol nyelvű saját lapra   munkaterület  

Elektromosan semleges lepton, melynek tömege még az elektronéhoz képest is elenyésző. ( „Párja”, az elektron, legalább 100 ezerszer nehezebb nála.) A neutrínó (ν) és antirészecskéje, az antineutrínó (ν), a béta-bomlás különböző változataiban keletkezik. A neutrínók érdekessége, hogy meghatározott helicitással rendelkeznek. Történetesen balkezesek, ami azt jelenti, hogy spinjük a mozgásirányukkal ellentétesen áll. Az antineutrínók viszont mind jobbkezesek, a mozgásirányba mutató spinnel. Ez a tulajdonságuk kapcsolatba hozható a 60Co béta-bomlásánál megfigyelt paritássértéssel, amely a gyenge kölcsönhatás (pl. a β-bomlás) „privilégiuma”. A többi nukleáris folyamatban a paritás ugyanúgy megmarad, mint pl. az elektromos töltés. Nem csak az elektronnak van „saját” neutrínó párja (a precízség kedvéért: e ↔ νe), hanem a többi töltött leptonnak, tehát a müonnak (μ ↔ νμ) és a taunak (τ ↔ ντ) is. A háromfajta neutrínóról kimutatták, hogy (1) több fajtát már nem érdemes keresni, mert nincs; (2) legalább egynek közülük 0-nál nagyobb a tömege. Az utóbbi összefügg a neutrínóoszcillációval, mely a napneutrínó-probléma magyarázatát adja.

Neutron (n)   A neutron szimbóluma a saját gif-animációkban  ugrás saját lapra  

Maga is összetett szubatomi részecske: barion, ezen belül a nukleonok egyik fajtája, melyek az atommagot felépítik. A semleges neutron csupán néhány elektrontömeggel nehezebb, mint a másik nukleonfajta, a pozitív elektromos töltésű proton, de ez elegendő hajtóerőt ad ahhoz, hogy a szabad neutron ~10 min felezési idővel protonná alakuljon ugrás saját lapra negatív β-bomlás-bomlás segítségével, miközben egy elektron és egy (elektron-) antineutrínó keletkezik (l. a Feynman-diagram HOPP-ját). A neutron mint összetett részecske tulajdonságait (fermion, semleges) a benne lévő két d és egy u kvark határozza meg.

Neutronaktivációs analízis (NAA)  

Elemanalízisre használt, elvileg roncsolásmentes analitikai módszer, mely a neutronbefogáson alapszik. Ebből következik, hogy a módszer valamilyen neutronforrást, pl. atomreaktort igényel. A különböző nuklidok magja más-más hatáskeretmetszettel fogja be az adott energiájú neutronokat. A neutronbefogás következtében a ZXN nuklidból a ZXN+1 nuklid keletkezik, mely ugyanannak a ZX elemnek eggyel nagyobb tömegszámú izotópja. Az új mag alapállapotban lehet radioaktív, lehet stabil, de mindenképpen gerjesztett állapotban keletkezik. Az NAA-vel vizsgált esetekben a mag prompt (azonnali) γ-emisszióval szabadul meg a gerjesztési energiától. Minthogy a prompt γ-fotonok energiája jellemző a keletkezett izotópra, vannak olyan laborok, ahol ezek gamma-spektrumát használják analitikai célra (PG NAA). Többnyire azonban az NAA módszer azon alapszik, hogy a keletkezett alapállapotú nuklidok jó része instabil, vagyis radioaktív. (Innen ered a neutronbesugárzásra utaló aktiválás kifejezés.) A radioaktivitás – a neutrontöbblet miatt – jellemzően negatív béta-bomlást jelent, de nem magát a β-sugárzást használják analitikai célokra, hanem az azt kísérő γ-sugárzást. Az NAA tehát szorosan kapcsolódik a gamma-spektroszkópiához. Az aktiválás ideje alatt annál több aktivált atom keletkezik egy bizonyos fajtából, minél nagyobb a neutronfluxus (a neutronok elérhetősége), és minél több van abból az atomfajtából, amely aktiválódik (ez a kvanitatív analízis kézenfekvő alapja).

Neutronbefogás   ugrás saját lapra  

A neutronbefogás következtében a ZXN nuklidból a ZXN+1 nuklid keletkezik, mely ugyanannak a ZX elemnek eggyel nagyobb tömegszámú izotópja. Az új mag mindenképpen gerjesztett állapotban keletkezik akkor is, ha a befogott neutron termikus vagy éppenséggel „hideg” volt. A gerjesztett állapot rendszerint γ-emisszióval szűnik meg (radiatív neutronbefogás, a promt-gamma NAA alapja), de nehéz elemek esetében, mint az urán, neutronindukált maghasadás is bekövetkezhet.

Neutronbomlás  

(1) A nukleáris tudományokban olyan bomlást értenek alatta, mely során a mag egy neutront emittál. A neutronelhullatási vonal közelében fordul elő a nuklidtérképen, ahol a neutronfölösleg már olyan nagy, hogy a „legkülső” neutron alig kötődik a mag többi részéhez. (2) A részecskefizikában gyakran a neutron béta-bomlásával társítják ezt az elnevezést.

Neutronelhullatási vonal  

Többnyire elméleti számítások alapján behúzott ugrás saját lapra vonal a nuklidtérképeken, melyen túl nem létezhetnek magok, mert egy további neutron azonnal „elpárologna” a belőlük.

Neutronfluxus, részecskefluxus, fluencia  

A neutronfluxus (Φ) a részecskefluxus egy speciális fajtája. A fluxus (helyesebben: fluxussűrűség, de senki sem hívja így) egy adott felületdarabon adott idő alatt áthaladt részecskék száma (mindegy, hogy merről haladnak át rajta) osztva az idővel és a területtel. Az SI egysége tehát m-2 s-1. A neutronfluxus esetében általában a következő „egységmegadás” terjedt el: „neutron cm-2 s-1”. Részecskebesugárzás esetében sokszor önmagában is fontos a fluxus időintegrálja, ami egyszerű esetben a fluxus és a besugárzási idő szorzata. Ennek a m-2 egységű mennyiségnek fluencia a becsületes neve, de jó tudni, hogy gyakran dózisnak hívják a bennfentesek, ami kivülállónak roppant zavaró a számos dozimetriai mennyiség miatt, amelyek mind az elnyelt dózisból származtathatók, mely J kg-1 egységű, tehát teljesen mást jelent.

Neutronindukált hasadás   ugrás magyarázólapra Javához   ugrás saját lapra  

A neutronokkal bombázott mag két részre hasad (hasadványok), további neutronok, valamint gamma-fotonok keletkeznek. A keletkezett neutronok újabb hasadást okozhatnak, s így nukleáris láncreakció alakulhat ki. Energiatermelés szempontjából az urán-235 (235U) a legfontosabb hasadóképes nuklid, melynek magja termikus (lelassult) neutronokkal hasad .

Neutronleválasztási energia (Sn)  

Az az energia, amely ahhoz kell, hogy egyetlen neutront eltávolítsunk a magból. Analóg mennyiség a kémiából ismert első ionizációs potenciállal, amelyet akár az atom elektronleválasztási energiájának is lehetne hívni.

Neutronmoderátor   ugrás angol nyelvű idegen lapra   ugrás saját lapra Flash-sel  

A magreaktorokban keletkező neutronok túl gyorsan mozognak ahhoz, hogy „ráérjenek” elhasítani egy útjukba eső 235U magot. Ez az uránizotóp termikus (En < 1 eV) neutronokkal hasad igazán jól, ezért a neutronokat valamilyen lassító közegben – moderátorban – le kell fékezni. Gyakran használt moderátor a közönséges víz, mely egyben a reaktormag (aktív zóna) hűtését, ill. a termelődött hő elszállítását is ellátja. Moderátori minőségében a víznek a hidrogén a lényegesebb összetevője, mert annak magja, a proton, a neutronnal egyező tömegű, ezért ugrás saját lapra rugalmas ütközésük során az energiaátadás a lehető legnagyobb. Fontos tudni, hogy a moderátornak kis neutronbefogási hatáskeresztmetszettel kell rendelkeznie (szemben a láncreakciót szabáloyzó – azt fékező – anyagokkal), hiszen a feladata éppen a maghasadás elősegítése, nem pedig meggátolása.

Nukleonok (N)  

A két legkönnyebb barion, a proton és a neutron. Összefoglaló nevüket onnan kapták, hogy ezek építik fel az összes atommagot (nucleus, nuclei).

Nukleoszintézis   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Flash-sel   saját helyről ppt  

A kémiai elemek és általában a nuklidok máig tartó keletkezési folyamatára és evolúciójára hivatkoznak ezzel a kifejezéssel. Fontos kísérleti adatként szolgál az elméletek tesztelése szempontjából pl. az elemek kozmikus gyakorisága, melyre közvetlen elemzésen kívül (holdminták, meteoritok) spektroszkópiai módszerekkel következtetnek. A spektroszkópia csillagászati használata nem új: P. Janssen is a spektrumvonalak alapján fedezte fel a héliumot a Napban (héliosz a.m. nap görögül) 1868-ban, 27 évvel azelőtt, hogy W. Ramsay bolygónkon is a nyomára bukkant volna. A Napban ugyanis sok hélium van, melynek jó része pl. még a primordiális nukleoszintézis ugrás angol nyelvű idegen lapra során keletkezett röviddel a Big-Bang (ősrobbanás) után. (A nukleonok 75%-a ekkor még 1H formájában létezett, a maradék 25% pedig gyakorlatilag a hélium 4He izotópjának „alkatrészeként”, míg az akkor harmadik leggyakoribb nuklid, a 2H deutérium mindössze 0,01% részesedést kapott. A „futottak még” kategóriát a 3He, 6Li és 7Li trió alkotta tízmilliárdod arányban.) A Nap-béli hélium egy része pedig a hidrogénégés „salakja”. A hidrogénégés a sztelláris nukleoszintézis kezdetét jelenti, mely a nehezebb csillagokban a héliumégéssel folytatódik, mely során pl. 12C és 16O keletkezik. A Föld vason túli anyagának zömét szupernóvarobbanásnak köszönhetjük, melynek „salakja” belekeveredett abba a csillagközi anyagba, melyből a Nap-rendszer kb. 4,5 milliárd éve összeállt. A kataklizma során ugyanis olyan körülmények uralkodnak (pl. rengeteg energia és neutron szabadul fel hirtelen), melyek lehetővé teszik, hogy a nukleoszintézis jóval túlszaladjon a legstabilabb elemeken (Ni, Fe), egészen az uránig, sőt tovább. (Csakhogy az uránnál nehezebb elemek már rég elbomlottak a 4,5 milliárd éves Föld élete során.) Az ilyen explozív nukleoszintézis jellemző mechanizmusa az r-folyamat (r mint rapid, azaz gyors). Ez neutronbefogások gyors sorozatát jelenti, mely 1 s időskálán söpör végig a stabilitási völgy déli oldalában a nehéz nuklidok felé a neutronelhullatási vonal közelében. Vasnál nehezebb elemeket a sokkal hosszabb időléptékű s-folyamat ugrás angol nyelvű idegen lapra is termel (s mint slow, azaz lassú), mely kombinált sorozata a neutronbefogásnak és β-bomlásnak. Ez a 10 – 100 ezer éves időskálán zajló folyamat a stabilitási völgy mélyebb részén vezet a nehéz elemek felé bizonyos vörös óriásokban (l. a Hertzsprung–Russell-diagram szimulációján).

Nuklid  

A nuklid egy olyan (semleges) atomfajta, amelyet első közelítésben a magjának Z protonszáma (rendszám) és A tömegszáma különböztet meg a többi atomfajtától. (Az A = Z + N összefüggés miatt az N&A és a Z&N párosítás ugyanolyan jó jellemzője egy nuklidnak, mint a Z&N.) Ebben a közelítésben a különböző nuklidokat három szempontból sorolják osztályokba: izotópok (a Z protonszám azonos), izotónok (az N neutronszám azonos), izobárok (az A tömegszám azonos). Második közelítésben figyelembe kell venni azt, hogy a mag adott Z&A kombináció esetén is különböző energiaállapotokban létezhet. Ha egy állapotnak olyan hosszú az élettartama, hogy megmérhető/megfigyelhető legyen (ill. egy praktikusabb, de nem hivatalos kritériumot véve alapul: ha konkrétan meg is mérték az élettartamát), akkor a megfelelő atomfajtát önálló nuklidnak tekintik (l. magizomer). (A IUPAC a sokak által vitatott megfigyelhetőséget valószínűleg ki fogja venni a nuklid definíciójából: http://www.iupac.org/web/ins/2010-030-1-500.)

Nuklidjelölés  

Az alapállapotú nuklidokat a következő jelölés azonosítja: ZAXN. Az X betű valamely konkrét elem vegyjelét pótolja. Ha a konkrét vegyjel meg van adva, akkor a Z rendszám (protonszám) megadása nem kötelező, hiszen azt az elem vegyjele úgyis egyértelműen meghatározza. Akár meg van adva a vegyjel, akár nem, az N neutronszám mindig elhagyható az N = A - Z összefüggés miatt. Tehát a következő jelölések szintén korrektek (bár nem mindenki számára egyformán világosak első pillantásra): ZAX, ill. 12C (vagy az ún. radiokarbon: 14C). A szupernehéz elemek (SHEs) esetében a nuklidokat (ill. magjukat) a következő módon is szokták jelölni: AZ. Az utóbbinak az a kézenfekvő oka, hogy az ilyen elemeknek sokszor nincs is IUPAC/IUPAP által szentesített vegyjelük, s a hárombetűs ideiglenes vegyjelek, melyek betűi a háromjegyű Z egy-egy számjegyét kódolják, nem igazán népszerűek.

Nuklidtérképek  ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Javával   ugrás saját lapra  

A lap hátterében egy sematikus nuklidtérkép látható halványan ugrás angol nyelvű idegen lapra. Első közelítésben azt mondhatjuk, hogy a térkép minden cellája egyetlen nuklidot ábrázol, melyet az N neutronszáma és Z rendszáma (protonszáma) különböztet meg az összes többitől. Az N vízszintes irányban (x-tengely), a Z pedig függőleges irányban (y-tengely) növekszik a térképen, vagyis nem víszintesen van leporelló módjára összehajtogatva, ahogy a periódusos rendszerben megszoktuk. Ebből következik, hogy egy-egy vízszintes cellasor egyazon elem izotópjait tartalmazza balról jobbra rendezve a növekvő tömegszám (A) szerint. Egy-egy függőleges cellaoszlop ugyanakkor izotónokat tartalmaz. Egy adott nuklid izobárjait (A = konstans) az egyik cellaátló által meghatározott lejtős egyenes döfi át ugyancsak átlósan. Ezek mindegyike más-más elem egy-egy izotópja. Az adott esetben a cellaszínezés a bomlásmódra utal. A stabil nuklidok a ugrás saját lapra pozitív β-bomlásra utaló pirosas és a ugrás saját lapra negatív β-bomlásra utaló kékes zóna határvonalán vannak. (Az α-bomlást sárga, a spontán hasadást zöld szín jelöli.) Minél messzebb vagyunk a határvonaltól, annál instabilabb nuklidokat találunk. Második közelítésben figyelembe kell venni, hogy a magizomerek számára nem jut külön cella a térképen, s ezért ezek ugyanúgy egyazon cellán osztozkodnak, ahogy egy-egy elem izotópjai a periódusos rendszerben.

Nuklidtömeg (relatív érték)  

Egy ZAX nuklid Ar(ZAX) relatív atomtömegét nuklidtömegnek is hívják. A nuklidtömeg tehát az ma(ZAX) atomtömeg osztva az u egységes atomi tömegegységgel. A nuklidtömeg dimenzió nélküli szám vagy, ha úgy tetszik, a nuklid atomtömege egy olyan tömegskálán, melyen egy 12C atom éppen 12 egységet nyom. Ennek megfelelően: Ar(12C) = 12 definíciószerűen. Az utóbbit helyenként az egyszerűbb M = 12 jelöléssel írnám ezeken a lapokon, ahol az M a nuklidtömeg. (Vegyük észre, hogy nem az Mr jelölést használtam, mert az a relatív atomtömegekből számolt relatív molekulatömeget jelenti a kémiában.)

Nyugalmi energia (E0)  

A nyugalmi energia kifejezése a következő: E0 = mc2, ahol m a tömeg ugrás angol nyelvű idegen lapra, c pedig a fénysebesség vákuumban. A spontán (önként végbemenő) folyamatok, mint pl. a radioaktív bomlás, mindig tömegcsökkenéssel járnak, ha a kiindulási és a keletkező részecskéket összevetjük. Minthogy az összes energia (mely a nyugalmi energián kívül a kinetikus energiát is tartalmazza) megmaradó mennyiség, a tömegcsökkenés energiafelszabadulást (mozgásienergia-növekedést) jelent, ami egy foton keletkezésében, azaz elektromágneses sugárzásban is megnyilvánulhat. Amint látjuk, a nyugalmi energia és a tömeg csak egy konstans faktorban (c2) különbözik egymástól, vagyis egyenértékűség állapítható meg közöttük. Minthogy a fénysebesség igen nagy, ez azt jelenti, hogy egy kis tömegcsökkenés hatalmas energiafelszabadulást eredményez.


Vissza az abc-hez!

Oklo, természetes fosszilis atomreaktorok   ugrás angol nyelvű idegen lapra  

A gaboni Oklo közelében lévő uránbánya több helyén tártak fel 1972-ben olyan részeket, ahol az U-235 relatív mennyisége az összes uránéhoz képest csupán kb. 60%-a volt a megszokottnak (0,72% helyett csak 0,44%). Más, az urán hasadása során is keletkező elemek izotópösszetétele ugyancsak jelentős eltéréseket mutatott a földi átlagtól. Mindezek a különbségek meghatározott irányba mutattak, nevezetesen arra, hogy kb. kétmilliárd éve, amikor a 235U/238U arány még magasabb volt mint most, a geológiai feltételek lehetővé tették egy természetes atomreaktor működését, mely az U-235 kb. 40%-át „kiégette” az ércből.

Ómega-mínusz barion  

Az Ω- barion felfedezése különleges szerepet töltött be a Standard Modell szempontjából. Az SM egyik alapvető „tétele” ugyanis a kvarkok mint elemi létezők elfogadása. Márpedig az sss kvarkösszetételű Ω- barion létezését és tulajdonságait (tömeg, bomlástermékek) Gell-Mann ugrás magyar nyelvű idegen lapra, a kvarkhipotézis egyik kiagyalója, előre megjósolta. Az ómega-mínusz barion felfedezése és a talált tulajdonságok egyezése a kvarkhipotézis alapján vártakkal egyben a kvarkok létezésének bizonyítékát is jelentette. Szimbolikusan tehát akár azt is mondhatnánk, hogy ahogy az α-részecske a (klasszikus) részecskekutatás (egyik) alfája, úgy az Ω- barion a (modern) részecskekutatás (egyik) ómegája.


Vissza az abc-hez!

Paritás  

A paritás a hullámfüggvény szimmetriatulajdonsága. A mag vagy egy részecske paritása a szerint páratlan (-) vagy páros (+), hogy a hullámfüggvénye előjelet vált-e vagy sem, amikor az összes ugrás saját lapra térkoordináta előjelét megváltoztatjuk. A paritás multiplikatív mennyiség, nem additív. Ez azt jelenti, hogy ha egy többrészecskés rendszer részecskeparitásai ismertek, akkor a rendszer paritása ezek szorzataként adódik. Egy nukleon paritása pl. (-1)L, ahol L a pályaimpulzusmomentum-kvantumszám. Vagyis a nukleon a szerint páros vagy páratlan paritású, hogy L páros vagy páratlan szám-e. Ebből már lehet sejteni, hogy a mag paritása mit is jelenthet.

Párképződés   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra  

(1) A gamma-sugárzás egyik lehetséges kölcsönhatása az anyaggal a párképződés (párkeltés), melynek során egy elektron-pozitron pár keletkezik. (A pozitron röviddel ez után annihilálódik egy másik elektronnal.) Minthogy a pár tömegének energia-egyenértékét a foton fedezi, a folyamat csak 1022 keV fölötti gamma-energiáknál mehet végbe. Az energia- és impulzusmegmaradás teljesülését egy idegen töltött test (többnyire egy atommag, néha egy elektron) biztosítja, mely részesül a megsemmisült foton lendületéből. A mag által elősegített párképződés valószínűsége Z2-tel arányos, és 4 MeV körül válik domináns gamma-anyag kölcsönhatássá. (2) A gamma-bomlás egyik lehetséges módja a (nukleáris/belső) párképződés, mely során a mag gamma-emisszió nélkül is megszabadulhat gerjesztési energiájától, ha az meghaladja az egy elektron-pozitron pár „megteremtéséhez” szükséges minimális értéket (1022 keV).

Potenciálgödörbe zárt részecske kvantummechanikája   ugrás saját lapra Javával  

Az atom kvantummechanikai modellje, az atommag héjmodellje (mely a nukleáris mágikus számokat értelmezi) és az α-bomlás esetében oly fontos szerepet játszó alagúthatás szempontjából nagyon tanulságos modellként szolgál az egydimenziós potenciálgödörbe zárt részecske. A fenti kvantummechanikai szimuláció nemcsak a Heisenberg-féle bizonytalansági elv – Δp ∙ Δxh/(4π) – érvényesülését szemlélteti, de azt is érzékelteti, mért kell egy atomnyi tér ahhoz, hogy a könnyű elektront „kordában tartsuk”, mikor a kb. 2000-szer nehezebb nukleonok egy atommagnyi helyen (tehát az atomnál legalább 10000-szer kisebb átmérőjű „gömbházban”) is jól megférnek egymással. Mindehhez egy csöpp figyelem elég, miközben a gödör szélességét, ill. a részecske tömegét változtatgatjuk. (Pl. vegyük észre, hogy a részecske minimális energiája annál nagyobb, minél kisebb a tömege, és minél kisebb térrészre próbáljuk korlátozni megállíthatatlan mozgását.)

Pozitron   A pozitron szimbóluma a saját gif-animációkban  

A pozitron (e+) az elektron (jelölés: e vagy e-) antirészecskéje. Ennek megfelelően a tömegük azonos, de az elektromos töltésük ellentétes, vagyis a pozitroné +e, ahol e az elemi töltés. Mindkettő lepton, s a konvenció szerint a pozitron leptontöltése (antirészecske lévén) L = -1 (míg az elektroné és az elektronneutrínóé +1). Önmagában a pozitron ugyanúgy abszolút stabil, mint az elektron, vagyis nem bomlik el könnyebb részecskévé.

Pozitronannihiláció   ugrás saját lapra Javával   ugrás saját lapra  

A pozitív béta-bomlásban keletkezett nagyenergiájú pozitron eleinte hasonló módon viselkedik az anyagban, mint egy negatív β-részecske: ionizál, gerjeszt, fékezési sugárzást kelt, miközben fokról-fokra elveszíti az energiáját (termalizálódik). Ekkor már elegendő időt tölt el egy-egy közegbéli elektron közelségében, hogy „felismerje” benne a saját antirészecskéjét. Az annihiláció (más néven szétsugárzás, azaz 2 vagy néha több foton keletkezése az elektron-pozitron pár helyett) bekövetkezhet szabad állapotban is, de úgy is, hogy egy hidrogénatomszerű képződmény, pozitrónium (Ps: e+e-) keletkezik belőlük, majd ez semmisül meg. A két-gamma annihilációban mindig 511 keV-es fotonok keletkeznek (annihilációs sugárzás), melyek ellentétes irányban sugárzódnak szét. A pozitronannihiláció jelensége azt a téves képzetet keltheti, mintha a pozitron instabil lenne, holott nem az. Mindössze arról van szó, hogy világunk tele van elektronokkal, ezért a benne felbukkanó pozitron túlélése csupán a ps-ns időtartományra korlátozódik. Ne feledjük el azonban, hogy annihilációs partnere, az egyik elektron a sok közül, ugyanúgy megsemmisül ilyenkor.

Pozitronbomlás   ugrás saját lapra  

A pozitív béta-bomlás (béta-plusz bomlás) alternatív elnevezése, vagyis nem a pozitron elbomlását jelenti, hiszen az ugyanúgy abszolút stabil önmagában, mint antirészecskéje az elektron. A pozitronbomlás során egy (magban kötött) proton úgy alakul át neutronná, hogy közben egy pozitron és egy elektronneutrínó lökődik ki, magával víve a mag bomlási energiáját.

Pozitrónium (Ps)  

A pozitrónium az egzotikus atomok egyike, nevezetesen egy elektron és egy pozitron kötött állapota abban az értelemben, ahogy a H atom egy elektroné és egy protoné. A Ps két állapotban keletkezik a termalizálódott (lelassult) pozitronból és a lassító közeg egy elektronjából. A para-pozitrónium (p-Ps) elnevezését onnan kapta, hogy ez elektron és a pozitron spinje ellentétes (↑ ↓). Ez adja az összes Ps 1/4 részét. Közepes élettartama igen rövid (τ = ~0,1 ns), és 2γ-annihiációval végzi. Az orto-pozitrónium (o-Ps) esetében az elektron és a pozitron spinje azonos (↑ ↑). Ez adja az összes Ps 3/4 részét. Közepes élettartama viszonylag hosszú (τ = ~140 ns) és 3γ-annihiációval sugárzódik szét, ha előbb valamilyen hatásra át nem alakul a sokkal rövidebb élettartamú para-pozitróniummá. A pozitrónium akkora, mint egy hidrogénatom. A pozitrónium kémiája, a rövid élettartam ellenére, megfelelő eszközökkel vizsgálható, és tulajdonságai összefüggésbe hozhatók a lassító közeg kémiai és fizikai tulajdonságaival. Ezért a különböző pozitronannihilációs spektroszkópiák (PAS) fontos kémiai analitikai módszerek bizonyos területeken.

Primordiális  

(1) A Földön akadnak olyan radionuklidok, amelyeknek felezési ideje olyan hosszú, hogy túlélték a Naprendszer keletkezése óta eltelt 4,5 milliárd évet. Ezeket primordiális (radio)nuklidoknak nevezzük. (2) A kozmológiában primordiálisnak azokat a stabil nuklidokat nevezik, amelyek közvetlenül az ősrobbanás után keletkeztek, mint pl. az 1H, valamint a 4He legnagyobb része, továbbá néhány könnyű nuklid.

Proporcionális kamra   ugrás saját lapra Flash-sel  

A proporcionális kamra olyan gáztöltésű detektorfajta, mely a Geiger–Müller-számlálóval szemben (GM-cső) nemcsak részecskeszámlálásra, hanem a sugárrészecske enregiameghatározására is alkalmas. Belső erősítése miatt sokkal nagyobb jelet ad, mint az ionizációs kamra, mely szintén gáztöltésű detektor. Ez azzal függ össze, hogy magasabb feszültségen működik, ezért a feszültség nemcsak az elektron-ion párok rekombinálódását tudja megakadályozni (ti. az elektronok gyorsan eltávolodnak az anód felé), hanem annyira felgyorsítja az elektronokat, hogy azok a semleges gázatomokkal ütközve tovább ionizálnak, s így elektronlavina keletkezik. Az elektronok sokszorozódása csak a feszültségtől függ, az eredetileg keletkezett elektronok számától nem, ezért a „gázerősítés” nem rontja el az arányosságot az elnyelődött részecskeenergia és a jelnagyság között. Erre az arányosságra utal a „proporcionális” jelző is.

Proton (p)   A proton szimbóluma a saját gif-animációkban  

Maga is összetett részecske, barion, közelebbről a nukleonok egyik fajtája, melyek az atommagot felépítik. A szabad proton abszolút stabil részecske, ill. a barionszám megmaradását firtató kísérletek szerint a felezési ideje legalább ~6,6×1033 a (óvatosabb becslések szerint ~1031 a), ami gyakorlatilag halhatatlanságot jelent a Big Bang óta eltelt „mindössze” ~1,5×1010 évhez viszonyítva. Önmagában való stabilitása nem jelenti azt, hogy egy nagyobb mag részét alkotó proton ne alakulhatna át neutronná pl. ugrás saját lapra pozitív β-bomlással, ha a mag „érdeke” ezt úgy kívánja. Ilyenkor egy pozitron és egy (elektron)neutrínó keletkezik belőle a neutron mellett. A proton bizonyos tulajdonságait (fermion, +e töltésű) a benne lévő két u és egy d (vegyérték)kvark határozza meg. A protonok száma adja meg az atommag töltését és egyben a semleges atomot felépítő elektronok számát is. A proton a legkönnyebb atomfajta, az 1H atommagja is egyben.

Protonbomlás   ugrás saját lapra  

(1) A nukleáris tudományokban olyan bomlást értenek alatta, mely során a mag egy protont emittál. A protonelhullatási vonal közelében fordul elő a nuklidtérképen, ahol a protonfölösleg már olyan nagy, hogy a „legkülső” proton már alig kötődik a mag többi részéhez. (2) A részecskefizikában gyakran a szabad proton hipotetikus (barionszám-megmaradást sértő) elbomlását társítják ezzel az elnevezéssel, mint pl.: p → e+ + π0. Ilyen bomlást még soha sem figyeltek meg. A kísérletek negatív eredménye alapján megállapított minimális protonfelezési idő ~6,6×1033 a, amely úgy viszonylik a Big Bang óta eltelt ~1,5×1010 esztendőhöz, mint az utóbbi (tehát a világegyetem kora) 1 mikroszekundumhoz. (3) Amit senki sem ért protonbomlás alatt, az a mag „közönséges” pozitív β-bomlása vagy elektronbefogása, mely során egy protonnal kevesebb lesz ugyan, de egy neutron keletkezik helyette, tehát a barionszám nem változik.

Protonelhullatási vonal  

Részben kísérleti adatok, de többnyire elméleti számítások alapján behúzott ugrás saját lapra vonal a nuklidtérképeken, melyen túl a magok protontartalma olyan nagy, hogy egy önkényesen megállapított rövid idő (pl. 10-10 s) alatt protonbomlás következik be.

Protonleválasztási energia (Sp)  

Az az energia, amely ahhoz kell, hogy egyetlen protont eltávolítsunk a magból. Analóg mennyiség a kémiából ismert első ionizációs potenciállal ugrás angol nyelvű idegen lapra ugrás angol nyelvű idegen lapra, amelyet akár az atom elektronleválasztási energiájának is lehetne hívni.

Proton-proton lánc (PP)   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás saját lapra  

A Napban és más viszonylag kis tömegű csillagokban ez a reakciósor az elsődleges mechanizmusa a hidrogénégésnek. A proton-proton lánc a hidrogént (protonokat) héliummá alakítja, s a felszabaduló energiát részecskék és γ-fotonok viszik magukkal. Az első reakciólépés átlagosan egymilliárd évet vesz igénybe, de a többi sokkal gyorsabban megy végbe. Az egyik lépés mindössze 1 másodpercig tart. A Napban olyan rengeteg hidrogénatom van, hogy az egymilliárd éves kivárási periódus ellenére még mindig iszonyú sok alakul át közülük folyamatosan. Hála a lassú bevezető lépésnek, a Nap nem herdálja el túl gyorsan üzemanyagát: az eltelt 4,5 milliárd év alatt csak kb. 6%-a alakult át a hidrogénjének, s várhatóan még legalább ugyanannyi idő telik el, mielőtt drámai átalakuláson menne át és vörös óriássá fúvódna.


Vissza az abc-hez!

Q-érték   ugrás saját lapra  

Bomlás esetében: a tömegcsökkenés által biztosított bomlási energia, mely a termékek (leányatom, γ-fotonok, β-részecskék, neutrínók, és/vagy α-részecskék) kinetikus energiájaként jelenik meg. Spontán (önként végbemenő) folyamatok csak akkor mehetnek végbe, ha Q > 0.


Vissza az abc-hez!

Radioaktív bomlás   ugrás idegen lapra Flash-sel  

A radioaktív bomlás egy nuklid spontán (magától végbemenő, önkéntes) átalakulását jelenti egy másik nukliddá vagy több más nukliddá, miközben különböző sugárzások keletkeznek. A bomlásra hajlamos nuklidokat radionuklidoknak is nevezik, szemben a stabil nuklidokkal. A spontaneitás velejárója, hogy a bomlási folyamatok Q-értéke szükségszerűen pozitív, azaz a bomlás mindig energiafelszabadulással (ill. tömegcsökkenéssel) jár. A leggyakoribb bomlási módok: az α-bomlás, a β-bomlások, valamint a γ-bomlás különböző válfajai. A radioaktív bomlások körébe tartozik továbbá a spontán hasadás, a klaszterbomlás (pl.14C kiszakadása a magból), a protonbomlás, s végül a béta-késleltetett részecskeemisszió különböző fajtái. A radioaktív bomlást a közvetlenül keletkezett (béta-elektron, konverziós elektron, neutrínó stb.) sugárzáson kívül másodlagos sugárzások is kísérhetik (fékezési röntgensugárzás, karakterisztikus röntgensugárzás, Auger-elektronok). Fontos utóhatás a leánynuklid visszalökődése pl. az α-bomlás vagy a spontán hasadás következtében. A különbőző bomlásmódok jellemzéen más-más területeket foglalnak el a nuklidtérképen.

Radioaktív egyensúly   ugrás saját lapra Flash-sel  

Leggyakrabban az ún. szekuláris egyensúlyt értik alatta. Egy bomlási sorban (A → B → C → ... Y → Z) előfordulhat, hogy az A anya felezési ideje sokkal nagyobb, mint bármelyik utódjáé (kivéve az utolsót, amely stabil is lehet). Ilyenkor a kinetikai egyenletek alapján megmutatható, hogy az A anya A aktivitása jellemzi az összes (nála bomlékonyabb) leszármazott aktivitását is. Erre az esetre azt mondjuk, hogy szekuláris egyensúlyban vannak. Vagyis ha az anya pl. 5 utódjával van szekuláris egyensúlyban egy radioaktív preparátumban, akkor a minta összes aktivitása 6A lesz. A szekuláris egyensúly jellemző vonása a természetes bomlássoroknak. Ha a felezési idők nem különböznek nagyságrendekkel, akkor ún. ugrás saját lapra tranziens egyensúly alakul ki, amikor az aktivitások nem azonosak ugyan, de az arányuk állandó marad az idő múlásával. Ami az atomszámokat illeti, ezek aránya állandó, akármilyen egyensúlyról van is szó.

Radioaktív sugárzás   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Quicktime-mal  

A radioaktív bomlás során keletkező nagy energiájú sugárzás. A történeti nevek, ill. jelölések más-más részecskéket jelentenek. Az, hogy a természetes radioaktív sugárzás egy rövid hatótávolságú pozitív (α) és egy nagyobb áthatolóképességű negatív (β) összetevőt tartalmaz, már 1899-ben világos volt Rutherford számára, mert ezek a részecskék más-más irányban térülnek el mágneses térben (és persze elektromos térben is). Becquerel 1900-ban állapította meg, hogy a β-sugárzás az 1897-ben felfedezett elektronokból áll, míg az α-sugárzásról csak 1909-ben derítette ki Rutherford, hogy He2+ ionok alkotják. A semleges γ-sugárzást csak 1906-ban fedezték fel, melyről 1914-ben bizonyították be, hogy elektromágneses természetű, magyarán az Einstein által 1905-ben felfedezett fotonokból áll. Sommásan fogalmazva a γ-sugárzás hatótávolsága a legnagyobb a három közül. A hatótávolságok eltérése a sugár-anyag kölcsönhatás különbözőségével függ össze.

Radiográfia   ugrás idegen lapra Javával  

A radiográfia minden módszere azon alapul, hogy a különböző anyagoknak más-más a sugárgyengítési együtthatója az átvilágításhoz használt sugárzásra. (A sugárgyengítési együttható lényegében az extinkciós koefficiensnek felel meg.) A röntgenradiográfia esetében figyelembe kell venni, hogy s nagyenergiájú fotonok esetében pl. minden kölcsönhatási forma (fotoeffektus, Compton-szórás, esetleg párképződés) hatáskeresztmetszete nő a Z rendszámmal. Ez okozza, hogy a lágy szövetek, melyek főleg csak a 1H, 6C, 7N, 8O elemekből épülnek fel, könnyebben áteresztik a röntgensugárzást, mint a csontok, melyekben pl. 20Ca is van. A neutronradiográfia ugrás angol nyelvű idegen lapra esetében viszont a neutronok nem az elektronokkal lépnek kölcsönhathatásba, hanem az atommagokkal. Itt egészen más szabályok uralkodnak. A rugalmas szóródás például (mely a termikus atomreaktorokban a hasadási neutronok lassításának fő mechanizmusa) annál hatékonyabb, minél kisebb a szóró mag tömege, vagyis az A tömegszám. Mivel a kis rendszámú elemeknek kisebb a tömegszáma is, ezek gyakran erősebb árnyékot hagynak a felvételeken, mint a nehezebbek. (Ne feledjük, negatívokról van szó, melyeken az árnyékok világos színűek!) Különbség az is, hogy a hatáskeresztmetszet a neutonszámtól is függ, tehát izotóponként eltérő. http://www.ati.ac.at/~neutropt/experiments/Radiography/radiography.html

Radionuklid  

Radioaktív nuklid. Az elbomlatlan atomok számának időbeli változását exponenciális bomlástörvény jellemzi. A primordiális radionuklidok olyan hosszú felezési idejű természetes radionuklidok, melyek túlélték a Föld, ill. a Naprendszer keletkezése óta eltelt időt. A másodlagos természetes radionuklidok a primordiális radionuklidok radioaktív bomlástermékei, amelyek csak azért vannak körülöttünk, mert folyamatosan újratermelődnek. Ilyenek alkotják a természetes bomlássorokat, kivéve az ősanyát, mely primordiális, és a végterméket, mely stabil. A kozmogén radionuklidok a kozmikus sugárzás hatására keletkeznek más nuklidokból az atmoszféra külsőbb rétegeiben, és konvekcióval stb. kerülnek le a földfelszínre. Ilyen pl a 14N(n,p)14C magreakcióban keletkező radiokarbon (szén-14), mely kicserélődési egyensúlyban van a légkör és az élő szervezet között az anyagcserefolyamatok miatt. Az élőlény pusztulásával a kicserélődési folyamat megszakad, s az elhalt test 14C-tartalma exponenciálisan csökkenni kezd. Ez az alapja a radiokarbonos kormeghatározásnak.

Reaktorbalesetek  ugrás saját lapra Javával   ugrás idegen lapra Flash-sel  

2011 előtt három nevezetes reaktorbaleset történt. Ezek – Windscale (1957), Three Mile Island (1979) ugrás angol nyelvű idegen lapra és Csernobil (1986) – közérthetően és viszonylag röviden le van írva a PA Zrt. egyik lapján ugrás magyar nyelvű idegen lapra. Ezidáig a legsúlyosabb reaktorbaleset az ukrajnai Csernobilban történt, melynek oka a biztonsági rendszabályok sorozatos, durva megszegése volt egy bizonyos technológiai kísérlet során. A következményeket súlyosbította az események világfelháborodást okozó elhallgatása, ill. bagatellizálása. Az eseménysor leírásáról magyar nyelven olvashatunk egy összeállítást ugrás magyar nyelvű idegen lapra, melyen ki vannak emelve pirossal azok az események, amelyek a paksi reaktor esetében semmiképpen nem fordulhatnának elő. A legfrissebb súlyos balaset a 2011. március 11- japán földrengés, majd az azt követő cúnami következtében történt a Fukushima Daiichi erőműtelepen. E sorok írásakor (2011.03.17) még nem lehet múlt időben beszélni a balesetről. Egyelőre Aszódi Attila elemzésérepdf támaszkodhatunk leginkább, aki további anyagokat is elhelyezett BME-s honlapján ugrás magyar lapra. Érdemes megnézni az NHK World videóját is YouTube annak, aki tud angolul.

Relatív atomtömeg, elemé  

Egy E elem Ar(E) relatív atomtömege az összes izotóp relatív atomtömegének izotópgyakoriságokkal súlyozott átlaga. A gyakoriságokat nem tömegarányokkal, hanem atomszámarányokkal kell kifejezni. Az elemek (átlagos) relatív atomtömege dimenzió nélküli szám. Minthogy azonban a tömegszámítás alapja a 12C tömegének 1/12 része akárcsak a móltömeg esetében, Ar(E) g mol–1 éppen az illető elem móltömegét adja. Ez az, amit a régebbi magyar szakirodalom atomsúly néven ismert, s amit ugyan ma már nem illik használni, de érteni azért nem árt. Tudni kell például, hogy a IUPAC kétévente frissített, a relatív atomtömegek ajánlott értékeit tartalmazó táblázata 2007-es "standard atomsúlyok" még 2009-ben is azzal a címmel jelent meg, amit „standard atomsúlyok”-nak lehetne fordítani. Ugyanezek az adatok 5 értékes számjegyre kerekítve periódusos táblázat formájában is elérhetők Periódusos rendszer "standard atomsúlyok" kerekített értékével.

Rendszám, Z  

A magban lévő protonok száma. Adott esetben a mag protonszámának, ill. töltésszámának is hívják, minthogy a mag töltése éppen eZ, ahol e az elemi töltés. A jelölés állítólag a német Zahl (a.m. szám) szóból ered.

Röntgensugárzás  röntgenfoton   

Olyan elektromágneses sugárzás, melynek frekvenciája (és ezzel a fotonok energiája) az UV fölé esik, de többnyire kisebb a γ-sugárzásénál. A fékezési röntgensugárzás akkor keletkezik, amikor nagyenergiájú (pl. béta-) elektronok az anyagon áthatolva lassulnak vagy egy szinkrotronban gyorsulnak. A karakterisztikus röntgensugárzás belső héjak közötti elektronátmenet eredménye. (Ezzel szemben a γ-sugárzás nem az atom, hanem a mag legerjesztődésekor keletkezik a γ-bomlás során.) Érdemes megjegyezni az angol nevét (X-rays), mely a Röntgen által eredetileg adott német név (X Strahlen) emlékét őrzi. A röntgencső (melyben a céltárgyat bombázó elektronokat feszültségkülönbséggel gyorsítják fel) a kétfajta röntgensugárzás keverékét állítja elő. A röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálathoz a karakterisztikus sugárzásra van szükség. Az orvosi diagnosztika (röntgenátvilágítás) szempontjából a kétfajta sugárzás egyenértékű. A csontsérülések vizsgálata pl. azon alapul, hogy a nagyobb tömegsűrűségű csontok hatékonyabban nyelik el a sugárzást, mint a többi testszövet.

Rutherford-féle alfa-szórási kísérletek  ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás idegen lapra Flash-sel   ugrás magyarázólapra Javához   ugrás magyarázólapra Flash-hez  

Azokat a kísérleteket értik ez alatt, melyeket Rutherford, ill. tanítványai (Geiger és Marsden) végeztek 1911-ben, és amelyek 1913-ban arra késztették Rutherfordot, hogy feltételezze az atommag létezését. A nagyenergiájú α-részecskék esetenkénti nagyszögű eltérülését egy vékony fémfólia által ugyanis csak azzal a feltevéssel lehetett megérteni, hogy útjukat igen pici, igen nagy tömegű és elektromosan töltött „anyagcsomósodások” zárják el olykor. Minthogy az elektron nagyon könnyű (1/7000 része sincs az alfa tömegének), csak egy pozitív töltésű dolog, az atommag jöhetett szóba mint eltérítő objektum. Korábban az atom tömegét alkotó Ze pozitív töltésű matériát, mely semlegesíti a benne lévő Z elektront, egyenletesen szétkenődöttnek gondolták az egész atomtérfogatban (plum pudding model), mely mazsoláskalácsként foglalta volna magában a szétszórt elektronokat. Egy ekkora töltött gömbön viszont úgy hasított volna át az α-részecske, mint kés a pudingon.


Vissza az abc-hez!

Spektrum (α-, β- és γ-)  ugrás saját lapra  

Az α-bomlás során két mozgó részecske keletkezik egy nyugalomban lévőből. A mozgási energiát természetesen a Q bomlási energia fedezi, mely egy adott radionuklid adott bomlása esetén jól meghatározott érték. (Léteznek elágazó bomlások is. Ilyenkor az ágakat más-más Q-érték jellemzi.) Az energia- és impulzusmegmaradás törvénye kétrészecskés bomlás esetén egyértelműen meghatározza, melyik, mekkora kinetikus energiával rendelkezhet. Ez azt jelenti, hogy pl. az α-részecske energiaeloszlása (melyet α-spektrumnak neveznek) egyetlen vonalból áll, ill. legfeljebb csak néhány elkülönülő vonalat tartalmaz. A háttérben lévő eloszlás jellegére utalva ez úgy fejezzük ki, hogy az α-spektrum diszkrét. Ha több vonal van az α-spektrumban, az annak a jele, hogy a leánymag nemcsak alapállapotban keletkezik, hanem gerjesztett állapot(ok)ban is. Ezekhez a lehetőségekhez (α-bomlási ágakhoz) más-más α-energia tartozik, más-más gyakorisággal (elágazási aránnyal). A β-bomlások külön kezelendők a szerint, hogy hány részecske keletkezik a folyamatban. A β±-bomlás esetében egy részecskéből három keletkezik. Ilyenkor a megmaradási törvények végtelen sok lehetőséget engednek meg a Q bomlási energia felosztására. Ennek eredményeképp a β-spektrum – vagyis a β-részecske (elektron vagy pozitron) energiaeloszlása – folytonos lesz 0 és az Eβ-val jelölt maximális energia között. Erre mondjuk, hogy a β±-spektrum folytonos. Mivel a sugárrészecskék pici tömege miatt a leányatom visszalökődési energiája általában elhanyagolható, Eβ gyakorlatilag megegyezik a Q bomlási energiával. Az elektronbefogás (EC) során ugyancsak két részecske keletkezik. Ezért az EC neutrínóspektruma diszkrét. A γ-spektrum külön szócikkben szerepel. Ennek az az oka, hogy a mag energiaátmenetéből származó γ-fotonok energiaeloszlása a dolog természetéből fakadóan diszkrét, amiről nincs sok beszélni való. Általában azonban nem erre gondolnak akkor, amikor γ-spektrumról van szó, hanem jelamplitúdók eloszlására, amely már kevésbé triviális.

Spontán hasadás   ugrás saját lapra  

Olyan bomlás, mely során a mag spontán kettéhasad (hasadványok), miközben néhány neutron és gamma-foton is keletkezik. A termékek változatossága miatt vannak szerzők, akik nem sorolják a radioaktív bomlások közé. A természetes bomlási sorokban a spontán hasadás ugyanolyan gyenge ágat képvisel, mint a klaszterbomlások.

Stabilitás völgye   ugrás saját lapra Flash-sel  

A nuklidtérkép több kifestési módja is térképre emlékeztet. Például az egy nukleonra eső kötési energia (B/A) szerint színezett verzió kifejezetten egy szintvonalas térképre emlékeztet, melyet B/A irányításától függően hegy (a β-stabilitás kontinense) vagy völgy (a β-stabilitás völgye) ábrázolásának egyaránt fel lehet fogni. Ezek a metaforikus elnevezések állítólag Seaborgtól erednek. A völgy metaforánál maradva, a függőleges izobár síkok mentén a völgy parabolikusan lejt a Z protonszám függvényében, míg el nem éri a legmélyebb pontot, mely a legstabilabb izobár nuklidot jelenti. A völgy topológiája jól értelmezhető a tömegparabolák segítségével, melyeket viszont a Weizsäcker-egyenlet magyaráz meg.

Standard Modell   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra  

A Standard Modell (SM) olyan elméleti keret, mely az elmúlt évtizedek során nagy sikereket ért el a fundamentális kölcsönhatások közül három megértésében, és új alapokra helyezte az elemi részecske fogalmát. Eközben több új részecske létezését jósolta meg sikeresen, egyszerre világítva meg a szubatomi léptékben zajló, valamint a kozmológiai és asztrofizikai folyamatokat. A HOPP-ban felbukkanó 1999-es SM poszternek magyar feliratos változata is létezik „Az elemi részecskék és alapvető kölcsönhatások Standard Modellje” címmel, mely nagy felbontású jpg fájlként letölthető az internetről ugrás magyar nyelvű idegen lapra. Az áttekinthetőség megkönnyítése végett a posztert ugrás saját lapra feldarabolva is bemutatom kissé gyengébb felbontásban, egy-két megjegyzést fűzve hozzá.

Szcintillációs detektor   csak letöltve futtatható szimuláció letöltése   ugrás saját lapra  

A szcintillációs detektor olyan anyagot tartalmaz, melyben rengeteg felvillanás (szcintilláció, látható tartományba eső foton) keletkezik, miközben egyetlen nagyenergiájú részecske vagy foton megáll benne, s átadja neki az energiáját. A fotonok száma arányos a részecske által átadott energiával, ezért az ilyen detektor energiameghatározásra is alkalmas. Számos folyadék, műanyag és szervetlen kristály rendelkezik olyan tulajdonságokkal, amelyek egy jó szcintillátor jellemzői. A szcintillátor által kibocsátott fényt fényelektromos sokszorozóval (PMT: photomultiplier tube) alakítják át áramimpulzussá és erősítik fel mérhető jellé, melynek amplitúdója optimális esetben a részecske energiájával arányos.

Színkölcsönhatás   ugrás saját lapra Javával  

A szubatomi részecskék színtöltése kvantumjellemző (egy fajta „kvantumszám”). Ami a „szerepét” és az „algebráját” illeti, a színtöltés bizonyos felületes hasonlóságot mutat a közönséges elektromos töltéssel:
∙ Az elektromos töltés (melynek két fajtáját hagyományosan „pozitív”-nak és „negatív”-nak mondjuk) „fogást” biztosít a Coulomb-erő számára ugyanúgy, ahogy a színtöltés adja a „kapaszkodót” a színkölcsönhatásnak (mai értelemben vett erős kölcsönhatásnak).
∙ Az additív elektromos töltések szimpla algebrája elektromosan semleges állapotot eredményezhet (a plusz és a mínusz nullát adhat). A színsemleges állapot – ezt színtelennek vagy fehérnek hívják – a Javán látható „színalgebra” szerint keverhető ki a standard színekből. A megfigyelhető részecskék (leptonok, barionok, mezonok) mind színsemleges részecskék. A színeseket, mint a kvarkok (valamilyen alapszín) és az antikvarkok (valamilyen aniszín) nem megfigyelhetők. A színkölcsönhatást közvetítő 8 gluon két-két színt hordoz. Ezek szintén megfigyelhetetlenek. Az elektromos kölcsönhatást közvetítő fotonoktól eltérően ezek szintén rendelkeznek a kapcsolatos „töltés”-sel, a színnel, ezért ezek egymással is színkölcsönhatásban vannak, míg a fotonok tudomást sem vesznek egymásról. A Csillagok háborúja sorozat lézerkardjai tehát csak annyira lehetnének vívófegyverek, mint két elemlámpa fénycsóvája.

Szinkrotron   ugrás saját lapra  

Olyan cirkuláris rezonanciagyorsító, melynek egyik alkalmazása szinkrotronsugárzás (l. ugrás saját lapra fékezési sugárzás) előállítása elektronok gyorsításával. Hatalmas rokonait, mint az LHC-ben találhatókat, protonok és nehéz ionok gyorsítására is használják a részecskefizikában ütköztetés céljából.

Szupernehéz elemek  

Régóta feltételezik, hogy az urán körüli viszonylag stabil nuklidcsoporton túl, a nagyobb tömegszámok felé, a viszonylagos stabilitásnak létezik még egy szigete, mely egy mágikus rendszámú elem köré csoportosul. Ezekre szokták a szupernehéz elemek (SHEs: super heavy elements) kifejezést használni. A 112-es elem felfedezését a IUPAC 2009 májusában már elismerte, és a darmstadti GSI 2009.07.14-én már nevet is javasolt rá (copernicium, Cp, magyarul: kopernícium) ugrás angol nyelvű idegen lapra. Az elem ezen a néven szerepel a Webelements periódusos rendszerében is ugrás angol nyelvű idegen lapra, noha azt a IUPAC még nem szentesítette e sorok írásakor (2009.08.24.). A 114-es elem több izotópját is kimutatták már Dubnában az ott kifejlesztett visszalökődéses elválasztás ugrás angol nyelvű idegen lapra segítségével, de az elfogadási folyamat ebben az esetben még nem fejeződött be. Ennek a mágikus elemnek duplán mágikus izotópja is létezhet, melynek tömegszáma két mágikus érték összegeként A = Z + N = 114 + 184 = 298 lenne.


Vissza az abc-hez!

Tenyészreakció, szaporítás  ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra  

Eredetileg ezt a két fogalmat a maghasadással, ill. az azzal kapcsolatos energiatermeléssel társították. Lényegében a HOPP-ban látható reakciósorról van szó, mely alkalmas arra, hogy egy termikus neutronokkal nem hasadó nuklidot (U-238) megfelelő körülmények között termikus neutronokkal hasítható nukliddá (Pu-239) alakítsák energiatermelés vagy fegyverkezés céljára. A lehetőséget 1953-ban mutatták ki az EBR I reaktorban. A jövő fúziós reaktoraira vonatkoztatva a szaporítás a trícium előállítását jelenti lítiumból, neutronbesugárzás segítségével.

Termonukleáris reakciók   ugrás idegen lapra Flash-sel  

A termonukleáris reakciók körébe olyan folyamatok tartoznak, mint a csillagokban lejátszódó hidrogénégés és héliumégés, valamint a hidrogénbombát működtető fúzió. A héliumégés 100 millió fokon zajlik, ami hihetetlenül soknak tűnik, de az energia-egyenértéke még 10 keV sincsen, ami messze nem elég ahhoz, hogy két héliummag kontaktusba kerülhessen egymással. Két dolog segít a problémán. Az egyik, hogy a Maxwell–Boltzmann-eloszlás „farka” a végtelenségbe nyúlik, ezért nagyon sok atom között mindig akad olyan, melyik az adott hőmérsékleten elég nagy energiával rendelkezik a Coulomb-gát legyőzéséhez. A másik a kvantummechanikai alagúteffektus, mely abban segít, hogy még a túl kevés energia is elég legyen.

Tömeg energia-egyenértéke  

Az E0 = m∙c2 egyenlet alapján (lásd: nyugalmi energia) a tömeg, ill. tömegváltozás energiaegységben is kifejezhető. Pl. egy elektrontömeg (me) 511 keV-nek felel meg, 1 u egyenértéke pedig ~931,5 MeV, ami csaknem 1 GeV-et tesz ki.

Tömegparabolák   ugrás saját lapra Flash-sel  

A Weizsäcker-egyenlet szerint izobár magok esetében az egy nukleonra eső átlagos kötési energia (B/A) – a párképzési tagot figyelmen kívül hagyva – egy maximummal rendelkező parabola ívét követi a Z rendszám függvényében. Minthogy a kötési energia formulájában a nuklid/mag tömege ellenkező előjellel szerepel, a nuklidtömegre vagy a tömegtöbbletre lefordítva ez azt jelenti, hogy a tömeg ugyancsak parabola mentén változik a rendszám függvényében, csakhogy ezeknek a tömegparaboláknak minimumuk van. A párképzési tagot is figyelembe véve, a páratlan tömegszámú izobárok esetében semmi sem változik: ezek a nuklidok egyetlen parabola mentén (egy izobár folyamat, azaz valamilyen β-bomlás segítségével) jutnak el az egyetlen lehetséges realizálható tömegminimumba. (A „realizálható” jelző beszúrására azért volt szükség, mert a mérvadó parabola minimuma 0 valószínűséggel esik egy előre megadott pontba, pl. egy egész Z értékhez – vagy pl. pontosan egy félegész értékhez, amikor is a parabula szimmetriája miatt két azonos tömegű realizálható minimum lenne.) A páros tömegszámú izobárok viszont két parabola közt cikcakkozva több realizálható minimumra is lelhetnek, ahogy az animáció szemlélteti. A két parabola szimmetriatengelye azonos, de a páratlan-Z–páratlan-N kombinációjú nuklidok parabolája feljebb tolódik (kisebb stabilitás), míg a páros-Z–páros-N kombinációjúaké lejjebb (nagyobb stabilitás). Ne feledjük: az A tömegszám (A = Z + N miatt) két esetben lehet páros: vagy ha Z és N egyaránt páratlan, vagy ha mindkettő páros.

Tömegszám (A)  

Másképpen: nukleonszám, vagyis a neutronok és a protonok összes száma a magban: A = N + Z. Azért lehet így hívni, mert a neutron alig nehezebb a protonnál (és mindkettő sokkal nehezebb az elektronnál). Ezért az atommag (és az atom) tömege nagyjából a nukleonok számával, azaz a tömegszámmal arányos.

Tömegtöbblet (Δ)  

A nuklidtömeg helyett egyes adatbázisok a Δ tömegtöbbletet adják meg, melyet így definiálnak: Δ(AX) = [M(AX) - A] u. Vagyis ez a mennyiség az M nuklidtömeggel ellentétben nem nevezetlen szám, hanem tömeg dimenziójú mennyiség, bár értékét gyakran eV-ben adják meg a tömeg energia-egyenértéke alapján.

Tripla-alfa folyamat  

(l. héliumégés)

Triton (t)  

A tríciumnak is nevezett radioaktív hidrogénizotóp, a 3H, atommagja, mely egy proton és két neutron kötött állapota.


Vissza az abc-hez!

Urán (U)  

A legnehezebb elem, mely a Földön előfordul. Két primordiális izotópja (a 235U és a 238U) radioaktív, hosszú felezési idővel. Mindkettő egy-egy természetes bomlássor ősszülője, melyek egy-egy stabil ólomizotópnál érnek véget. A ritkább 235U (0,72%) a gyakorlati szempontból a fontosabb, ti. ugrás saját lapra jól hasítható termikus neutronokkal, s ezért a nukleáris reaktorok leggyakoribb üzemanyaga. Egyes reaktorfajtákban úgy használják ki a többségben lévő 238U izotópot, hogy az ún. tenyészreakcióval 239Pu nukliddá konvertálják, mely termikus neutronokkal szintén jól hasad. Minthogy a 235U sokkal gyorsabban bomlik, mint a 238U, a 235-ös urán mai izotóparánya sokkal kisebb, mint mondjuk egymilliárd éve volt. Ez az egyik oka annak, hogy valamikor régen természetes „magreaktorok” is kialakulhattak. Egy ilyen nyomait fedezték fel Oklo területén.

Ütközési paraméter (b), szóródás   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra Flash-sel  

A b ütközési paraméter az X(a,b)Y magreakció vagy az X(a,a')X' rugalmas, ill. az X(a,a')X* rugalmatlan szóródás esetében a bombázó „a” részecske meghosszabbított pályaegyenesének és az „X” célmag közepének a távolsága. Magyarán, ekkora volna a legrövidebb távolság „a” és „X” között, ha „a” mindenféle kölcsönhatás nélkül haladna el „X” mellett (vagy azon keresztül). Ezt a b-t példázza az első animáció is. Ha „a” és „X” egy-egy r, ill. R sugarú tömör golyóként viselkedne, akkor a maximális távolság, amely még ütközéshez vezethetne, bmax = r + R volna. Az ütközés, ill. a reakció kérdése azonban ennél sokkal árnyaltabb. Egyrészt a mag által taszított pozitív részecskék rugalmas szóródása (pl. Rutherford-szórás) az elektromos mező „lökhárítóján” keresztül érvényesül, ami nem igényli a két test „kontaktusát”. A szórási kép maga (a szögeloszlás) azonban itt is függ a b-től (ill. r-től és még inkább R-től, hiszen ezek határozzák meg a részecskék által kialakított elektromos potenciálteret). Magreakció lejátszódásához azonban lényegében kontaktusra van szükség a magerők kis hatótávolsága miatt, tehát az ütközési paraméter jóval közvetlenebb szerepet játszik a kölcsönhatás megvalósulása szempontjából. Másrészt a lassú neutronok szóródási/befogási hatáskeresztmetszete olyan nagy, hogy a magot sokkal nagyobbnak vélnénk, ha a hatáskeresztmetszetet egy olyan golyószerű test geometriai keresztmetszetének képzelnénk el, melyről a semleges neutron elpattan, vagy amely a semleges neutront befogja. Itt már nem az ütközési paraméter számít, hanem az, hogy a neutronok hullámtermészete annál kifejezettebbé válik, minál kisebb a sebességük.


Vissza az abc-hez!

Vészleállás (SCRAM)   ugrás saját lapra Flash-sel  

A reaktorokban a vészleállásra is felkészülnek. A művelet szakszava a SCRAM (futás!), melynek több (ál?)értelmezése is van betűszóként, pl. „Safety Cut Rope Axe Manugrás angol nyelvű idegen lapra vagy „Super Critical Rod Axe Man”, melyek mindegyike egy legendás baltás emberre utal, aki gordiuszi megoldással éri el a szabályzórudak gyors bejuttatását a reaktorzónába. Valójában egy külön erre a célra szolgáló kapcsolóról van szó, mely pl. 1955-ben megóvta az EBR I (Experimental Breeder Reactor I: Kísérleti Tenyészreaktor) reaktormagját a teljes leolvadástól ugrás angol nyelvű idegen lapra.

Visszalökődés   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás isaját lapra Flash-sel  

Ha a bomlásban a mag két részre szakad, melyek közül egyik sem elhanyagolható tömegű a másikhoz képest (pl. α-bomlás vagy spontán hasadás), akkor a nehezebbik test is mozgásba jön (ez a visszalökődés). A visszalökődés energiájának hőmérséklet-egyenértéke magyarázza, hogy az ilyen atomokat gyakran forró atomoknak nevezik. A két test a tömegével fordított arányban részesedik a bomlási energiából (Q-érték), és a sebességük is fordítva arányos a tömegükkel. Az α-bomlás esetében a visszalökődött mag energiája olyan nagy, hogy szilárd testekben „Coulomb-robbanást” idéz elő. Ez azt jelenti, hogy a nyomvonalával szomszédos atomok tömegét ionizálja, s azok a nagy elektrosztatikus taszítás miatt „szétspriccelnek”. Ennek végeredménye olyan nagy kiterjedésű rácshibahalmaz lesz, amit vegyszerekkel elő lehet hívni (étetés), és így mikroszkóppal a visszalökődött mag útvonala láthatóvá válik. Még a γ-emisszióval kapcsolatban is fellép visszalökődés, de ez viszonylag szerény mértékű. Ugyanakkor már ez a csekély visszalökődés is elegendő ahhoz, hogy megakadályozza a gamma-rezonancia emissziót és abszorpciót.

Vonatkoztatási rendszerek   ugrás saját lapra Flash-sel   ugrás saját lapra  

Két nevezetes vonatkoztatási rendszert szokás használni bomlások, magreakciók, szóródások leírására. A laboratóriumi rendszer (LR) az a koordinátarendszer, amelyben a labor, ahol tartózkodunk, nyugalomban van. Ebben a rendszerben egy céltárgy atomja (normálisan) nem mozog egészen addig, míg pl. egy bombázó részecske el nem találja. A tömegközépponti rendszer (TKR) origója ott van, ahol a bombázó részecske és a célmag közös tömegközéppontja, vagyis azon a folyamatosan csökkenő hosszúságú szakaszon, amely őket összeköti. A tömegközéppont a tömegekkel fordított arányban osztja fel ezt a távolságot. (Gondoljunk arra, hogy egy gyereknek és egy felnőttnek hogyan kell felülni a libikókára, hogy nagyjából egyensúlyban legyenek.) Ha tehát a bombázó részecske egyenletes sebességgel halad az LR-ben a céltárgy felé, akkor a tömegközéppont lassabban, de ugyancsak egyenletes sebességgel közeledik a céltárgyhoz, mely egyben az ütközés pontját jelenti. A TKR origójában „ülő” megfigyelő azt látja, hogy a távolból gyorsan száguld feléje egy kisebb test (a bombázó részecske), míg az ellenkező irányból egy nagy tömegű test (a céltárgy) közeledik lomhán, s ezek alighanem épp nála fognak összeütközni. A radioaktív bomlás esetében (amikor a bomló mag gyakorlatilag nyugalomban van az LR-ben) a két vonatkoztatási rendszer egybeesik. Ez jól látszik pl. az α-bomlásnál. 

Vöröseltolódás (kozmológiai)   ugrás saját lapra Javával  

A távoli égi objektumokból érkező fényben található atomi spektrumvonalak „nincsenek a helyükön” a hullámhosszskálán, hanem a nagyobb hullámhosszak felé tolódnak el. Ez a vöröseltolódásnak nevezett jelenség, mely közvetlenül a tér tágulásából fakad, annál nagyobb mértékű, minél távolabbi az objektum. Az objektum (táguláshoz rendelhető) „távolodási sebessége” arányos a távolsággal. Az arányosságot a Hubble-törvény fejezi ki. Ezzel a sebességgel számolva – nem túl távoli égi objektumok esetében – a Doppler-eltolódási formula működni látszik a vonalak eltolódására, ezért csábító a tértágulást konkrét távolodó mozgással hozni összefüggésbe, amit az asztrofizikusok helytelen megközelítésnek tekintenek ugrás angol nyelvű idegen lapra.


Vissza az abc-hez!

Weizsäcker-egyenlet  

A mag B kötési energiáját leíró félempirikus Weizsäcker-egyenlet a cseppmodellel áll kapcsolatban:
Kötési energia = + térfogati tag - felületi tag - Coulomb-tag - aszimmetria-tag ± párképzési tag
A fenti egyenletet olyan összegnek kell tekinteni, melyben a +/-/± azt fejezi ki, hogy az utána következő tag pozitív értéket ad-e vagy negatívat. A Weizsäcker-egyenlet a magot olyan speciális „kétkomponensű” folyadékként képzelteti el velünk, melynek „molekulái” között (nukleonok: neutronok és protonok) egyforma kohéziós erők hatnak (magerő), melyek csak az egymással érintkező részecskéket kötik össze, mivel rövid a hatótávolságuk. Ez a gondolat két tagot visz be a B kötési energiát leíró egyenletbe. A pozitív térfogati tag annál nagyobb, minél nagyobb a folyadékcsepp, azaz minél nagyobb számú nukleon alkotja a magot, amit az A tömegszám ad meg (l. a magrádiusz formuláját). Az A tömegszámmal való arányosság azt jelenti, hogy minden nukleon csatlakozása (pusztán a magerő miatt) azonos mértékben növeli a kötési energiát. A felületen lévő nukleonok hatását ez az elszámolás túlértékeli (emlékezzünk vissza a folyadékok felületi feszültségére). Ezért egy a magfelület nagyságával, azaz A2/3-nal arányos negatív korrekcióra van szükség, amelyet felületi tagnak hívunk. (Minél nagyobb a csepp felülete, annál több nukleon van rajta, tehát annál nagyobb korrekcióra van szükség.) Ez a „folyadékelegy” abban is speciális, hogy az egyik komponens részecskéi (protonok) elektromosan taszítják egymást, ami gyengíti a magot. Egy RN sugarú gömbbe zárt Z proton közt annál nagyobb taszító energia feszül, minél kisebb a gömb: Z(Z-1)/RN, ezért a taszítást korrigáló Coulomb-tag Z(Z-1)/A1/3-nal arányos. Coulomb-taszítás csak Z = 1 és 0 esetében nem lépne fel, ezért a formula csupa hidrogénizotópot, ill. neutronokból álló mini neutroncsillagokat jósolna, ami nyilván nem egyezik a tapasztalattal. Viszont a tapasztalat szerint könnyű stabil magokra NZ. Az ettől való eltérést „bünteti” a (Z-N)2/A-val arányos aszimmetria-tag. Amint látjuk, könnyebb magoknak ez a tag nagyobb büntetést szab ki a deviáns viselkedésért. (A magyarázat nem a tag létének okára mutat rá – mely a Pauli-féle kizárási elven alapszik ugrás angol nyelvű idegen lapra –, hanem csak arra, hogy mért nem működne a formula nélküle.) Végül a párképzési tag jutalmat add (+) a páros-páros magoknak, és ugyanakkora büntetést ró ki (-) a páratlan-páratlan magokra, melyekből mindössze 4 stabil létezik. Páratlan-A magokra ez a tag 0. Ez az egyszerű modell ugrás saját lapra értelmezni képes a stabil izobárok számát és a tömegparabolákat.


Vissza az abc-hez!

Xenonmérgezés  

A 235U könnyebbik hasadási termékei között viszonylag gyakori a 135Xe (kb. 6%), mely többnyire a 135Te hasadványból keletkezik a 135I köztes terméken keresztül két β-bomlással. A második lépés a hosszabb, mintegy 6,6 h felezési idővel. A 135Xe neutronbefogási hatáskeresztmetszete óriási: 2,6×106 barn. (A folyamatban stabil 136Xe izotóp keletkezik, mely nem reaktorméreg.) Minthogy a reaktor üzemelése közben a 135Xe folyamatosan keletkezik, egy idő múlva „elmérgezi” a fűtőanyagot, ti. a hasadóanyaggal konkurálva lecsökkenti a láncreakciót fenntartó neutronok fluxusát. A 135Xe maga is β-bomló, és 9,2 h felezési idővel 135Cs keletkezik belőle. Ezért kb. 8 felezési időnyi (azaz kb. 3 napos) reaktorleállás után a fűtőelemek xenonmérgezettsége magától megszűnik. Az átmeneti időszakban viszont nem lehet pontosan kiszámítani a reaktor működését. A xenonmérgezés által okozott instabilitásnak fontos szerepe volt a csernobili reaktorbaleset kialakulásában is.


Vissza az abc-hez!

Y?  

Y not.


Vissza az abc-hez!

ZZZZ  

Angol hangutánzó kifejezés. Magyarul kb. így hangzik: Khrrrr... pityipű! A nukleáris tudományokhoz annyi köze van, hogy az előadásaim végén szoktam ilyesmit hallani a nem túl tömött sorokból.


Kivezetés Vissza a lap tetejére!

Ez a Glossary of Nuclear Science Terms ugrás angol nyelvű idegen lapra ihletésére készült kislexikon a radioaktív bomlásokra és a magreakciókra fókuszál, de részecskefizikai fogalmakat is tárgyal a teljesség igénye nélkül. Szerepelnek továbbá olyan címszavak is (pl. atomi spektrumok), melyek kilógnak ugyan a sorból, de megkönnyítik más, relevánsabb címszavak megértését pl. a középiskolások vagy más érdeklődők számára. A magátalakulásokat illusztráló animált gifek többnyire tükrözik a töltés-, impulzus- és energiamegmaradást. Ellenben a képrészletek nem méretarányosak, kivéve a magméreteket. A „mintához” képest eltérés, hogy a Glosszárium, amelyben most vagyunk, számos illusztrált weblappal egészül ki. Ezek együttesen alkotják az alcímben jelzett Nukleáris Fogalomtár (a továbbiakban: Fogalomtár) oldalait.

A Fogalomtár még mindig épülget. A munkaterület jel nem a látogatónak szól, hanem engem emlékeztet a már tervezett de még elvégezetlen teendőimre. Minthogy magam is észreveszem utólag, hogy olykor hibázom, arra kérem a látogatót, ha hibát vagy rossz linket talál, jelezze nekem: boríték.

Ezúton mondok köszönetet Lévay Béla kollégámnak, hogy baráti szívességből elvállalta a Fogalomtár szakmai ellenőrzését. (Lehet, hogy egyszer még sort is fog keríteni rá :-)

HOPPok, animációk, jelölések, hivatkozási konvenciók

  1. Ha valahol link nélküli, aláhúzott szöveg vagy egy ábra van, mint pl. ez: hálaérzés, akkor a kurzort ráhúzva – HOPP! – egy ablak/üzenet bukkanhat elő – feltéve, hogy a szkriptek engedélyezve vannak a böngészőben. Elsősorban rövidítések esetén használom azt a fajta lomha üzenetet, mely a pontozott vonallal aláhúzott szövegeket magyarázza, ha rámegyünk az egérrel. Ez nem szkripttel működik, viszont kb. fél másodpercig (!) nyugton kell maradnia a kurzornak a szövegen, hogy előjöjjön.
  2. Az A-hoz hasonló iniciálékra kattintva mindig a Glosszárium elején található ábécéhez kerülünk vissza. A Glosszáriumban lévő linkelt kifejezések általában nem vezetnek ki erről a lapról, hanem címszavakhoz visznek ugyanebben az ablakban. (Ami a Fogalomtár többi lapját illeti, az ilyen hivatkozások azoktól is a Glosszárium címszavaihoz vezetnek, de nem a nyitóablakban.) Kivétel ez alól, amikor nyilvánvaló, hogy egy forráshivatkozást adok meg valamely felhasznált ábrához, animációhoz, esetleg magyarított szöveghez.
  3. Ha a Glosszárium valamely szócikkén belül csak egy meghatározott kifejezést akarok bővebben elmagyarázni, akkor ezt a linkkel ellátott jelet teszem a ugrás saját lapra ma2gyarázandó rész elé. Ugyanez az alapértelmezett jele a Fogalomtár többi lapja közötti mozgásnak is. A hivatkozott oldalak sosem a Glosszárium nyitóablakában jelennek meg, hogy könnyű legyen visszatalálni. A külső hivatkozásokat a nyelvtől függően egy ilyen jel mögé teszem: ugrás magyar lapra, ugrás angol lapra, ugrás német lapra, ill. kiírom az URL-t – feltéve, hogy a hivatkozott lapon legfeljebb GIF-animáció van, amely bárki számára jól látható és egy pillanat alatt előjön. Ezek ugyancsak a magyarázó szövegbe vannak beágyazva, de a magyarázott rész után. Ha a szócikk címsorában találjuk ezeket vagy a ugrás saját lapra jelet, akkor rákattintva az egész szócikk bővebb magyarázatához/illusztrációjához jutunk.
  4. Egyéb animációk/szimulációk jelölésére a következő ikonokat haszálom: Flash-logó, Java-logó, Quicktime-logó, exe-logó. (Értelemszerűen az első három csak akkor működik, ha a megfelelő lejátszók telepítve vannak, és némelyik előcsalogatása időbe telik, de általában megéri a várakozást.) Az ilyen animációkhoz vezető linket általában nem közvetlenül a fenti ikonok mögé helyeztem, hanem a következő megoldások valamelyikét használom.
  5. Az animációk/szimulációk egy részéhez külön magyarázó oldalt készítettem információs lap Javához, s ezen keresztül lehet eljutni magához az animációhoz a megfelelő ikonra kattintva. A magyarázó oldal többek között képernyőfelvételek (PrintScreen) alapján készült rolloverekkel illusztrálja, hogy mire lehet számítani az animáció megnyitásakor, és röviden leírja a használatot is. (A rollover esetében a kurzort a képre kell húzni, hogy a fedőkép rollover fedőképe alól felbukkanjon a másik rollover alsó képe. Erre néha ez az egér egér vagy ez a kéz kéz ikon emlékeztet.) Vannak olyan külső animációk, amelyekhez (idő hiányában vagy szerzői jogok miatt) nem írtam magyarázó oldalt, pedig a (többnyire angol) kísérő szöveg is érdekes. Ez a hiányosság motiváció lehet egyesek számára, hogy megtanuljanak angolul. Talán használ valamit az a nukleáris szakszótár NucleBulary-logó is, amelyet készítettem. Másrészt úgy voltam vele, hogy akinek az angol leírás Fermi neve kínaiul, még mindig okulhat az animációból.
  6. Ha egy appletet stb. közvetlenül beépítettem valamelyik oldalamba, azt ehhez hasonló módon jelölöm: Java az NCG-ben, vagyis a favikonomat favikonom beleolvasztom az animáció stb. típusát megadó ikonba. Külső animációk, dokumentumok hivatkozása esetében az ikonnal utalok az illető nyelvre is, pl. Java angol lapon, magyar pdf. Az ilyen ikonok Flash angol lapon HOPP-jában néha megadok egy saját lapra való utalást is, amely nincs belinkelve sehová. Ezekhez az oldalakhoz nincs engedélyem a jogtulajdonostól (nagy cégtől igen macerás az ilyent beszerezni). A saját lap URL-jének feltüntetése egy fajta kényelmetlen vésztartalék a látogatóm számára, ti. előfordult, hogy több napos szerverproblémát észleltem az eredeti helyen.

A fenti sorok olvasása nyilván nehézkes a beágyazott nagy méretű ikonok miatt, és a sortávok egyenetlensége is zavaró. Ezért a Glosszáriumban csak a 3. pontban bemutatott kisebb ikonokat hagytam bent a magyarázó szövegben, a többit kitettem a címsorba, ahol nem zavarják az olvasást. Ezért minden ilyen ikonra teszek egy információs HOPP-ot is, hogy lehessen tudni, mire számíthat az ember, ha rákattint. A Glosszáriumban minden konkrét animációra csak egyszer hivatkozom. Ha több szócikkhez is jól jönne egy animáció, akkor az mindig egy másik konkrét animációt fog jelenteni. Ha tehát valakinek déjà vu érzése támad (mint nekem olykor a házi dolgozatok javítása közben), az vagy azt jelenti, hogy a látogatóm rákattintott már egyszer az animációt behívó ikonra, vagy pedig azt, hogy hiba van a mátrixban.

magyar zászlóAz itt talált animációkat és egyéb ábrákat bárki felhasználhatja oktatási célra (hacsak nem utalok arra, hogy más az ábra jogtulajdonosa). Ha az „ábrakölcsönző” hivatkozik erre az oldalra, azt előre is köszönöm. Az ellen sincs kifogásom, ha oktatási/tanulási célra bárki letölti magának az oldalaimat, ha offline kívánja használni. Az online használatot viszont az oldalaimra való linkeléssel kérem megoldani. Számos olyan animáció van ezen a helyen, melyet más munkája alapján fejlesztettem tovább. A hivatkozást vagy helyben megadom, vagy a számozott források valamelyikére utalok. Ha visszajelzést szeretne küldeni nekem, akkor azt a nyitóoldalról Természettudományos Ismeretterjeszto Tartalmak teheti meg a legkényelmesebben.

amerikai zászlóbrit zászlóYou are welcome to use any of the animations and figures for teaching (unless I make it clear that I am not the copyright holder). If you borrow a figure from me, please credit this site as source. Send comments, questions and free animations etc. for similar use to Sándor Nagy Sending an e-mail. I have borrowed a number of animations etc. from other sites to produce some of my own. Sometimes I add a link for reference, but in the popups I refer to the numbered sources specified below .

Számozott források / Numbered Sources

[1] ie.lbl.gov/education/glossary/glossaryf.htm
[2] www-linux.gsi.de/~wolle/TELEKOLLEG/KERN/
[3] en.wikipedia.org/wiki/Quantum_tunnelling
[4] nemo.in2p3.fr/physics/sm.php
[5] www.kfki.hu/fszemle/mellekletek/
[6] physics-animations.com/Physics/English/par_pas.htm
[7] nobelprize.org/educational_games/physics/energy/fission_2.html
[8] www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-pwr.html
[9] www.darvill.clara.net/nucrad/detect.htm
[10] www.colorado.edu/physics/2000/index.pl

[11] 159.93.28.88/dynamic/index-114a.html
[12] www.keelynet.com/mossbauer.gif
[13] astronomy.swin.edu.au/cosmos/C/Cosmological+Redshift
[14] Nuclear Physics A729 p. 337-676, December 22, 2003


2009. március 21. óta

Counters
counters

látogató járt már itt. favikonom Nagy-részük ~99%.

Vissza a lap tetejére!

Valid HTML 4.01 Transitional

Google+ Google+ profil: Nagy Sándor.

Utolsó frissítés dátuma: 2013-03-24

Copyright © Nagy Sándor m & m 2009-2012


Vissza Nagy Sándor honlapjára.